300万吨/年常压装置常顶油气空冷管束腐蚀穿孔原因分析及对策

300万吨 /年常压装置常顶油气空冷管束腐蚀穿孔原因分析及对策

高旭龙

陕西延长石油（集团）有限责任公司延安炼油厂联合二车间 陕西省延安市 727406

^{摘要：常压装置检修开车后，常顶油气空冷器的腐蚀慢慢出现了增长态势，两年之后其出现一定程度的泄漏，对生产引发巨大危害。对空冷器管束开展全面检查、对管箱内垢样开展研究、对管束穿孔地方给予剖析，最后获得腐蚀穿孔的主要因素，并给出防腐建议。}

^{关键词：常压装置；空冷器；管束；腐蚀}

引言

^{2006年12月延安炼油厂300万吨/年常减压蒸馏装置正式开工，用作于生产VI高品质成品油。其中常压塔顶空冷器是其中较为关键的一个设备，其主要功能就是实现塔顶温度与压力的稳定。该装置原设计加工量300万吨/年原油，设计硫含量小于或等于0.5％。}

^{该装置空冷管束在2016年更换两组新的管束，运行两年多的时间里，2018年9月就出现了一台空冷器被腐蚀的情况，由此引发管束泄漏，之后其他空冷器也出现了一定程度的泄漏，这些都是因为腐蚀导致的。因为空冷器存在于高温换热器上端，由管束外泄的汽油会进入到高温换热器中，由此导致火灾的出现，引发较为巨大的安全事故。为了能够实现安全生产，2019年4月对空冷器进行A-1101/1.2更换，造成成本出现大幅度上涨。因此，对其腐蚀因素进行研究，找到引发腐蚀的因素，对保障装置的稳定运作有着十分重要的现实含义。}

一 空冷管束的宏观检查

^{300万吨/年常压蒸馏装置总共具有4台空冷器，并且各个空冷器都是由221根翅片管进行并联构成，其有效换热面积是661m2。翅片管管壁材质为08Cr2AlMo，每根翅片管入口端衬有450.0mm×0.7mm的钛管以防介质对翅片管端口管壁的冲蚀。}

^{对空冷器管束开展检查时得出，出现腐蚀的地方一般都是空冷器的入口侧。由下图1a中能够得出翅片管束断裂处存在一定量的结晶盐，通过检验得出其主要成分为氯化铵。从图1b中能够得出翅片管束在腐蚀的影响下已经出现断裂。图1c是其横截面状况。从图中能够得出钛管末端，空冷器管束内壁厚度已经出现大幅度的减小。}

图1 空冷管束及其管壁内部腐蚀状况

二 腐蚀原因的分析

^{原油进人蒸馏装置之前首先需要利用脱盐的方式对其中水与无机盐进行处理，之后将其进行分馏再利用常压炉进行加热，温度达到360℃后流入常压塔，原油中涵盖水、氯化物等成分，通过加热处理以后，促使无机盐进行水解，最后产生盐酸。并且其中的硫醚、二硫化物等并不具有较好的热稳定性，导致其出现分解，最后形成硫化氢，当这些具有腐蚀性的物质进入常压塔顶部时，就会对顶部换热器以及其他部分造成非常严峻的腐蚀。}

^{常减压蒸馏装置低温部位腐蚀泄漏一般都是聚集于常压塔顶原油换热器管束和常顶二级空冷，自从开始操作以后，常顶换热器管束出现了多次泄漏，常顶二级空冷也出现管束泄漏的情况。对泄漏点进行查找的时候得出，大部分都是聚集在管束的上端，而这个部分一般都是油气介质，可以产生较为典型的HCl-H2S-H2O腐蚀环境下的露点腐蚀区域。盐酸一般产生于两大部分，一是无机盐在适宜的温度中进行水解，二是添加部分含有一定量的有机氯化物，在合适的温度下形成了盐酸。氯盐通过加热能够水解成盐酸，在腐蚀条件下硫化氢一般来自于原油中的硫化物分解。其中硫化物一般涵盖硫醇、硫醚、二硫化物以及环状硫化物，硫化氢主要是通过硫醚等加热形成的。在低于250℃时，硫化氢的产生量并不是很大，但是超过该温度时，当温度在不断增长时，分解速度也会不断增加。硫化氢与盐酸都为低沸点气体，因此会在低温部分出现大量聚集。}

^{从上述研究中能够得出，原油中具有的硫、氯等元素在适宜环境下可以形成盐酸等气体，并且成功进入常压塔顶冷凝系统，当温度较低存在冷凝水的时，就会构成低温H2S +HCl +H2O腐蚀环境，并对管道内壁进行腐蚀，导致其厚度不断减小。}

三 防腐的建议

^{3.1 加强监测力度}

^{由于装置停工会造成很大影响，为了能够有效预防各种安全事故的出现，需要积极开展监测：（1）定期对空冷器开展红外热成像检测，并对工艺进行有效改善，预防腐蚀、管束结盐、偏流等状况的出现；（2）常顶空冷器需要额外增加腐蚀探针，及时掌握设备运作状况；（3）依据空冷器的检测结果与常顶污水检验结果等对其工艺给予适当的调节，提高其防腐蚀性。}

^{3.2 材质升级}

^{经查SH/T 3096-2012《高硫原油加工装置设备和管道设计选材导则》，空冷器会出现漏点的状况下，其材质可以使用双相钢2205或超级双相钢。因为需要同时兼顾成本与运作的有效性，可以在检修是，将其材质换成双相钢2205。相关材料得出，其在潮湿的铵盐条件下腐蚀速度相对较为缓慢，但是会存在较为严峻的局部腐蚀，其深度要比相同环境下的碳钢大很多，一般体现在Ni的缺失，也就是双相钢中奥氏体最先出现腐蚀。在潮湿的铵盐条件下双相钢会出现}

^{坑蚀和局部腐蚀。国内也出现过使用该材质四个月就存在泄漏的情况。如将管束升级成双相钢，相应的增加注水量，并在pH允许的状况下减少注胺量，预防铵盐出现析出与聚集。}

^{3.3 加长空冷管束内插入钛管长度}

^{由于当前腐蚀大多数都是聚集在插入钛管以后的200mm位置，因此可以适当的将其长度增长到600mm，将漏点范畴掌控在空冷器管束入口具有钛管保护的位置。}

^{3.4 工艺调整优化}

^{对热媒水进装置温度进行控制并对其进行降低，让换热器冷却效果可以符合常顶油气温度的降低需求，预防漏点往后移动；及时更换常顶注缓蚀剂泵，让其冲程可以达到相应的量程；对水质进行控制，让其pH达到合格要求，预防其出现大范畴的变化。}

参考文献：

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^{[3]张中洋. 常减压装置常顶循系统腐蚀原因分析及对策[J]. 石油化工设备技术, 2016, 37(2):59-61.}

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^{[5]潘亮亮. 常减压蒸馏装置常顶换热器腐蚀原因分析及对策[J]. 炼油技术与工程, 2016(4):37-41.}

^{[6]陶雪, 李红军, 孙春明. 常压塔顶系统低温腐蚀及控制措施[J]. 石油化工腐蚀与防护, 2016, 33(5):37-40.}