除盐系统在常减压装置的应用

羊智鹏，李 江，王 伟

（中国石油广西石化公司，广西 钦州 535008）

某石化公司1000万t·a-1炼油工程常减压蒸馏装置，受近年来原油硫含量升高、劣质化加剧的影响，常压塔常顶系统的腐蚀日益严重，出现了原油-常顶油换热器腐蚀泄漏、出口管线减薄、空冷入口管线腐蚀泄漏、腐蚀探针速率迅速上升等情况，严重影响了装置的长周期运行。为改善常压塔常顶系统的腐蚀环境，在常顶回流罐下部增设了常顶除盐系统。本文对常顶除盐系统运行前后的数据进行了分析，结果表明，除盐系统的脱氯效果明显，对降低常顶油中的氯离子含量、减缓常顶系统的腐蚀起到了很好的作用。

1 常压塔顶循环系统的腐蚀现状

常压塔顶的162℃油气，自塔顶经原油-常顶油气换热器（E102A/B/C/D）换热至120℃，进入常顶回流罐D105，再由D105罐底的常顶回流泵（110-P110A/B）返回塔的上方（图1）。在运行周期中，多次出现原油-常顶油气换热器腐蚀泄漏、常顶回流泵腐蚀、常顶空冷入口管线腐蚀等情况，严重影响了装置的安全平稳运行。常顶部分的腐蚀主要有以下3种情况。

图1 常顶系统流程图

1.1 原油-常顶油气换热器结垢腐蚀

在生产运行中，原油-常顶油气换热器结垢，会导致塔顶温度和压力无法满足生产要求。结垢腐蚀会导致换热器泄漏，污染常顶油和常一线。将E102常顶侧的出口温度提高至120℃，可降低铵盐在E102管束中结盐的概率，但仍然出现了E102管束腐蚀泄漏的情况。

1.2 常顶回流泵腐蚀

常顶油一段冷凝后，部分120℃的常顶油长期留存在常顶回流泵的备用泵中，形成不流动的死区，并逐渐冷却下来。因这部分常顶油的氯离子含量较高，造成备用泵的转子、泵壳、泵盖存在不同程度的腐蚀，泵盖的密封圈凹槽腐蚀严重，导致泵内回流量大，超电流现象严重。

1.3 常顶空冷入口管线腐蚀

常减压目前有16台常顶空冷，气相进入常顶空冷的入口温度大约在115℃左右，在常顶注水量为55t·h-1、分16路注入的状态下，露点温度大约在110℃左右。常顶的注水量比常顶的油气量高约12%，且各分支均装有限流孔板，可保证注水均匀，但也间接造成了偏流的空冷入口处的注水量比油气量大，从而在空冷入口管线端的注水点后出现凝露点，并继续汽化进入空冷。不断形成的液滴导致了局部高浓度的HCl＋H2S＋H2O腐蚀环境，造成常顶偏流的空冷入口管线腐蚀。

2 腐蚀原因分析及应对措施

2.1 腐蚀原因分析

对常顶系统的结垢物质进行化验分析，其中的氯离子和总氨的含量高，说明结垢物质的主要成分是铵盐。影响氯化铵垢下腐蚀的因素，与浓度、温度和水有关。当常顶的油气气相向液相转化时，会有氯化铵结晶析出。结晶的氯化铵主要沉积在常顶的冷却系统中，因此常顶系统主要存在H2O-HCl-H2S腐蚀体系，导致原油-常顶油气换热器、常顶回流泵和空冷系统等不断出现腐蚀。常压塔顶部系统的盐分高，主要与E102常顶侧的出口温度较低及电脱盐的脱盐效果有关。调整操作后，相关工艺参数得到有效改善，但常顶系统内的腐蚀并没有得到有效控制。

2.2 应对措施

根据铵盐结垢机理，结合常压塔顶循环系统的操作环境，装置采取了一系列的防腐措施：1）改善劣质原油性质，提高电脱盐的脱盐效果；2）定期对原油-常顶油气换热器进行冲洗；3）调整设定的工艺参数，进一步提高常压塔常顶的温度及原油-常顶油气换热器常顶侧的冷后温度。

但这些措施受到材质和生产工艺设计要求的限制，无法有效解决问题。为此，根据装置的实际情况并结合其他炼厂对新技术的应用情况，最终确定采用萃取氯离子的除盐技术，将氯离子从油相中脱除，以冲破结盐和腐蚀的链条，降低油相中的氯离子浓度，从而降低常顶系统的腐蚀速率。

3 常顶除盐系统的应用

3.1 技术原理

除盐脱氯设备主要由混合器、萃取滤芯、常顶除盐撬的油水分离器等组成，工作原理见图 2。首先通过混合器，将净化水均匀分散到常顶油中，利用氯离子在油水两相中的溶解度差异，将油中的氯离子萃取到水相中；其次，用24根萃取滤芯，深度捕获常顶油中的盐类离子，并将油水进行初步分离。水相在除盐撬中得到充分沉降，实现了油水的快速分离。盐分溶于水相中被带出装置。对常顶油进行洗涤后，整个常顶油系统的含盐量得到降低，避免了常压塔顶部塔盘出现结盐，同时降低了常压塔塔顶的原油-常顶油气换热器、常顶回流泵、常顶空冷等设备的腐蚀速率，从而达到了常顶油在线脱盐脱氯防腐蚀的目的。

图2 除盐撬的工作原理图

3.2 工艺流程

工艺流程如图3所示。常压塔约30t·h-1的常顶油，自常顶回流罐D105酸性水抽出口抽出后，经110-P220泵升压后，去脱盐防腐系统抽提氯离子。除盐脱氯后的常顶油直接返回常顶回流罐D105上补入口。进入脱盐设备的顶循油流量为30t·h-1左右，温度为120℃，压力约为0.14MPa，与流量为3t·h-1、温度为50℃、压力约为2.0MPa的净化水在混合器内混合后，经过24根萃取滤芯，将常顶油相中的大部分氯离子转移到水相中。油水混合相进入常顶除盐撬中进一步进行油水的快速分离，从而完成整个常顶油的脱除氯离子过程。常顶除盐系统的压降要控制在不高于200kPa，以防止压降过高而降低常顶油的处理量。脱除氯离子后的常顶油，与从原油-常顶油气换热器下来的常顶油混合后，进入常顶回流罐D105，含盐的净化水进入常顶外排的酸性水，送出装置。

图3 常顶除盐系统流程

3.3 投入运行

为降低投用常顶除盐设施对常顶回流系统产生的影响，装置采用先投油再投水的操作程序。先将常顶油自常顶回流罐酸性水底部缓慢引入常顶除盐系统，待进盐系统灌满油、常顶油流量稳定后，再将净化水自电脱盐的注水泵出口管路引至混合器投用，经萃取、油水分离、除盐后，循环油再回到回流罐。分离器下部的含盐水排至常顶酸性水外送阀后送出装置。操作过程要缓慢平稳，并严格控制好油水分离界位，以防止油串水或水串油，造成常顶回流泵抽空。

4 应用效果

常顶除盐系统投用后，在很大程度上改善了常顶系统的H2O-HCl-H2S腐蚀环境。从常顶油氯离子含量的化验数据看，常顶油的氯离子从投用前的80mg·L-1降低到50mg·L-1，常顶的年平均铁离子浓度也从之前的1.2mg·L-1，降低到现在的0.38mg·L-1，常顶的腐蚀情况得到明显改善。自常顶除盐系统投用以来，常顶系统运行稳定，常顶的腐蚀探针上升缓慢，常顶的换热系统、冷却系统、机泵等均运行正常，避免了因腐蚀速率上升过快而导致的生产异常。

5 结论

常压塔的原油-常顶油气换热器管束的结垢腐蚀、常顶回流泵的腐蚀、常顶空冷入口管线的H2OHCl-H2S环境腐蚀等，氯离子的存在起了很大的作用。投用常顶除盐系统，对常顶油采用氯离子萃取除盐的技术后，常顶油中的氯离子显著降低，常顶系统的腐蚀速率明显降低，减少了系统内的铵盐结晶，并有利于降低常压塔顶的H2O-HCl-H2S腐蚀，具有较好的防腐效果。