柴油加氢改质装置脱丁烷塔顶系统注剂问题的探讨

裴冬双

摘 要：柴油加氢改质装置脱丁烷塔顶低温系统冷凝水中的pH值显碱性，该冷凝水中的硫化物及氨氮含量均很高，腐蚀环境比较复杂。通过对脱丁烷塔顶冷凝水的日常监测发现，脱丁烷塔顶冷凝水中的铁离子含量时高时低，同时也在脱丁烷塔顶系统进行过几次注缓蚀剂的工业试验，效果也不明显。为此我们对脱丁烷塔顶低温系统设备的腐蚀情况进行了管线测厚、腐蚀在线监测探针和挂片腐蚀实验的方法研究。研究结果表明，脱丁烷塔顶系统的设备腐蚀并不严重。因此脱丁烷塔顶系统是否采取注缓蚀剂的工艺防腐措施一定要慎重。

关键词：脱丁烷塔顶低温系统;缓蚀剂;设备腐蚀;工艺防腐

0 引言

柴油加氫改质装置主要加工常一、焦柴、催柴和减一的混合油，由反应、分馏、低分气脱硫和公用工程四个单元组成。分馏部分采用脱丁烷塔、分馏塔和石脑油分馏塔的流程。

脱丁烷塔塔底油采用重沸炉汽提，塔底油经塔底循环泵分为四路进入重沸炉，然后返回至脱丁烷塔底部塔釜。脱丁烷塔底油发生1.0MPa蒸汽和作石脑油分馏塔底重沸器热源后压送到产品分馏塔进入后续流程。

脱丁烷塔顶馏出含硫气体和轻烃组分经湿式空气冷却器冷却后，进入塔顶回流罐，冷凝液体经塔顶回流泵后一路作为塔顶回流进入塔顶，另一路轻烃送出装置。回流罐顶部气相外送至焦化装置的吸收、脱吸塔回收液化气和干气。

根据对脱丁烷塔顶冷凝水的日常监测结果，发现该装置脱丁烷塔顶冷凝水中的pH值约在9.0左右，显碱性;硫化物含量约在20000mg/L以上;氨氮含量约在10000mg/L以上;氯离子含量约在70mg/L左右。

了解脱丁烷塔顶低温系统的腐蚀情况和是否采取注缓蚀剂的工艺防腐措施，主要是对脱丁烷塔顶冷凝水罐D2201中的铁离子含量进行监测。通过监测发现，脱丁烷塔顶冷凝水中的铁离子含量时高时低，同时也在脱丁烷塔顶系统进行过几次注缓蚀剂的工业试验，效果也不明显，而且有些缓蚀剂的使用对塔顶低温系统造成乳化、脱水带油等影响工艺操作的现象。经过研究发现，由于下面的两种原因，我们无法对脱丁烷塔顶冷凝水中的铁离子含量进行有效监测：①脱丁烷塔顶在不注剂和不注水的情况下，D2201中的水量很少，基本上不排放;②目前我们所使用的是分光光度法对冷凝水中的铁离子含量进行监测，由于塔顶冷凝水中的各种离子含量很高，经常有无法去除的干扰情况发生。

由于监测脱丁烷塔顶冷凝水中的铁离子含量无法真实反映脱丁烷塔顶低温系统设备的腐蚀情况，为此我们采用定点测厚、腐蚀探针和实验室的腐蚀挂片法对脱丁烷塔顶系统的腐蚀情况进行了监测。

1 脱丁烷塔顶低温系统设备的腐蚀情况

1.1 脱丁烷塔顶系统的管线测厚

柴油加氢装置脱丁烷塔顶低温系统设备均采用碳钢材质。在装置开工运行3年以后，曾对脱丁烷塔顶低温系统的腐蚀情况进行调查，根据塔顶挥发物流程，对塔顶挥发线、塔顶空冷器出入口管线、回流泵管线等弯头三通易冲刷部位及部分直管段进行了测厚检查，经对比管线的原始壁厚，未发现显著减薄现象，塔顶挥发线腐蚀率最高的仅为0.07mm/a。在装置开工运行的5年多时间里，该塔顶低温系统的冷换设备和工艺管线并未发生腐蚀泄漏问题。

1.2 脱丁烷塔顶系统在线腐蚀探针的监测情况

图1是2017年4月～2018年1月脱丁烷塔顶低温系统在线腐蚀探针的监测数据。根据监测数据显示，脱丁烷塔顶系统无论是否注剂，塔顶系统腐蚀均较为轻微，其监测的平均腐蚀速率<0.01mm/a。

1.3 脱丁烷塔顶系统的腐蚀挂片实验

为了研究脱丁烷塔顶低温系统设备的腐蚀，我们进行了实验室的腐蚀模拟实验。实验介质采用脱丁烷塔顶冷凝水罐D2201中的水样，水样中的各离子含量如下表1：

本次实验是在80℃的恒温水浴中进行的静态密闭挂片实验，挂片材质为20#碳钢，与现场设备材质一致。挂片规格为40*13*2（mm），腐蚀实验时间为18h。

实验结果表明，碳钢挂片在这种腐蚀介质中，表面有一层致密均匀的黑色附着物，挂片的平均腐蚀速率为0.047mm/a，说明碳钢挂片在这种介质中的腐蚀十分轻微。根据理论研究结果，在高含硫的污水中，溶液pH值在8.7～11.0时，碳钢表面有钝化现象产生，形成的腐蚀产物主要是保护作用强的氧化铁，碳钢表面腐蚀并不严重[1]。下图为碳钢挂片在这种介质中的腐蚀形态。

2 结论

目前我们使用的分光光度法无法对脱丁烷塔顶冷凝水中的铁离子含量进行有效监测，且监测出的铁离子含量也无法真实地反映出该塔顶低温系统设备的腐蚀情况。因此我们通过采用塔顶低温系统管线的定点测厚、塔顶在线腐蚀监测探针和实验室的挂片腐蚀实验等手段来监测塔顶低温系统设备的腐蚀情况。

①柴油加氢改质装置脱丁烷塔顶系统冷凝水的pH值约在9.0左右，且冷凝水中的硫化物含量很高，在此环境中，碳钢表面有钝化现象产生，碳钢表面腐蚀并不严重;

②根据脱丁烷塔顶低温系统的管线测厚数据，没有发现有明显的减薄现象;

③脱丁烷塔顶的在线腐蚀监测探针数据表明，其平均腐蚀速度<0.01mm/a，腐蚀十分轻微;

④实验室的挂片腐蚀实验表明，碳钢挂片在此腐蚀介质中的平均腐蚀率为0.047mm/a，腐蚀较轻微。

3 结束语

综合以上数据，120万t/a柴油加氢改质装置脱丁烷塔顶低温系统设备的腐蚀十分轻微，而且有的缓蚀剂对脱丁烷塔顶系统的工艺操作产生严重的干扰，因此在目前工况条件下无需采用注缓蚀剂的工艺防腐措施。但考虑到该部位可能存在的相变腐蚀风险，建议加强腐蚀监测，当腐蚀环境发生明显变化时须对是否需要注剂进行重新论证。

参考文献：

[1]吴新民，邵秀丽，薛晨，张彩霞，方芳.pH值对碳钢在高含硫油田水中腐蚀行为的影响[J].中国腐蚀与防护学报，2013，33（2）.