常减压蒸馏装置常顶换热器腐蚀原因分析及相应策略

于洪海

佛山高富中石油燃料沥青有限责任公司 广东佛山 528000

摘要：炼油企业是石油化工行业的重要组成部分，为行业经济的发展贡献了更多的力量。蒸馏装置是企业日常生产中常用的装置，常减压蒸馏是生产过程中的关键工序，其中，常顶换热器腐蚀是企业面临的最头疼问题，虽然在此方面已经给予了改进，但腐蚀、裂纹依旧存在。基于此，文章以某炼油企业的常顶换热器腐蚀情况为例，分析了常减压蒸馏装置常顶换热器出现腐蚀的原因，给出了预防腐蚀的策略和建议，旨在保证常减压蒸馏装置的安全、稳定运行，推动炼油企业的健康发展。

关键词：常减压蒸馏；常顶换热器；腐蚀原因；预防策略

前言

在炼油企业的生产中，常减压蒸馏几乎是每个炼油厂的首要生产工序，因为常减压蒸馏装置的常顶换热器所处的工作环境较为复杂，腐蚀问题比较常见，较大程度地影响着装置的稳定性与可靠性，制约着企业的发展。现今，一些炼油企业已经落实了必要的防护措施，但效果不是很明显，无法在根源上解决腐蚀问题，所以针对常减压蒸馏装置常顶换热器腐蚀原因与预防策略展开分析和研究显得极为必要。

1常减压蒸馏装置常顶换热器出现腐蚀的原因

1.1某炼油企业的常顶换热器腐蚀情况

该炼油企业在生产中应用的常减压蒸馏装置为10MT/a，在定期检修时发现碳钢材质的常顶换热器管束的表面有微小的腐蚀裂纹，并且有加重的趋势。通过检测其出口管线的成分，均在标准之内。所以要对该装置的腐蚀原因与解决措施进行分析和探讨。

1.2常减压蒸馏装置所处的环境因素

第一，常顶油气系统受到腐蚀的首要因素来自生产工序中产生的氯化氢、硫化氢以及水等，比如，原油脱盐中遗留的有机氯，在装置的某些高温部位（如炉管）会分解成氯化氢。不仅如此，处理后的原油依然遗留了部分弱碱类无机盐（氯化钙、氯化镁等），也会水解为氯化氢。因为该物质属于挥发性酸，会随着蒸馏阶段产生的水分与轻组分来到常顶系统。原油所含的硫化氢在常压炉内被分解，会生成高腐蚀性的活性S，这些物质也会侵入系统。在蒸馏工序中，原油、塔底吹汽、电脱盐注水、塔顶防腐注水等带来的水分，若转变成液态，同氯化氢、硫化氢等发生反应，就会形成腐蚀常顶油气系统的环境，即：HCl+H2S+H20[1]。

第二，系统受到腐蚀的另一个因素就是冲刷腐蚀与垢下腐蚀，即注入的氨气与氯化氢形成中和反应后形成铵盐、硫化铁等固体颗粒，随着介质的带动，冲刷腐蚀系统管束，并在滞流区形成沉淀。文中所提及的常减压蒸馏装置，其油气的露点温度大致在120℃，氯化铵的结晶温度大致在110度，在系统管程温度的标准区间内。通过多次分析腐蚀垢的样本，也能判定以上两种腐蚀因素。

表一 腐蚀垢的样本成分
铁	硫	钙	碳	氢	氮	钠	其他成分
38.9%	18.98%	1.14%	3.96%	1.79%	0.91%	0.15%	34.17%

1.3常顶换热器碳钢管束腐蚀的因素

该常减压蒸馏装置应用的管束材质为十号碳钢，在历年来的检修中发现管板的某些位置存在严重的腐蚀情况，通过探究发现：在系统内部，当常顶油气温度接近120℃时，液态水出现，从而构成1.2中所提到的腐蚀环境。经由相关试验：气相中，比1/2还要多的氯化氢会溶解到初始凝结的不超过总量6%的液态水中，从而形成强酸腐蚀环境。

不仅如此，分离出来的氯化铵晶体与硫化铁通过气相携带，会冲刷腐蚀流态改变位置，致使反应生成的硫化铁膜被冲刷掉，从而导致腐蚀加快。在该装置的管板与其周边部分是露点与冲刷腐蚀的重合区域，相较而言，腐蚀更为严重，致使常减压装置的管束失效。而常顶油气系统的污水中含有的Fe3+是研究腐蚀速率的关键性指标，能够将管束的宏观腐蚀情况良好地呈现出来[2]。通过实验分析发现：在该系统的污水中，Fe3+的浓度大致在1.9mg/L，综合来看，处在合理的区间内，然而管束依然不断泄漏，这代表局部腐蚀属于管束腐蚀失效的主要形式。

2预防常减压蒸馏装置常顶换热器腐蚀的策略和建议

在炼油企业生产中，预防常减压蒸馏装置常顶油气系统被腐蚀的有效性措施主要体现在如下几个方面：

2.1优化和改进常顶换热器

从一定意义上来说，在常减压蒸馏装置中，早期的常顶换热器在实际运行中发生的腐蚀性故障多与设备选型与设计得不合理有关。在常减压蒸馏生产工序中，会涉及多台常顶换热装置的应用，如果此类设备的型号不同，那么其流通截面积与压力的降低情况也就具有显著的差异，而常减压蒸馏装置常顶换热器的截流面积、压力降低等因素又会引发偏流问题，这就加速了冲刷腐蚀故障的产生，从而大大增加了腐蚀的程度[3]。由此，就应该尽早更换常顶换热装置的型号，比如，钛制固定管板式换热器的应用，这能够从根源上处理因装置型号的不同所引发的介质偏流的情况发生，与此同时，还能够显著提升常顶换热装置本身的抗腐蚀性，从而有效实现装置的高标准的使用性能。

2.2有机胺中和剂的有效应用

在常减压蒸馏生产工序中，常顶换热器出现失效泄漏的主要原因来自于初凝阶段，凝固区域中出现了局部酸腐蚀故障与冲刷性腐蚀故障。在传统的蒸馏工序中，为了有效的处理酸类物质，蒸馏装置通常应用的手段是在塔顶添加有机胺（脂肪胺类、醇胺类、酰胺类、脂环胺类、芳香胺类、萘系胺类、其他胺类）中和剂与阿摩尼亚水（氨水、

NH3·H20）来实现，针对阿摩尼亚水来说，在系统中，该物质能够转化成氯化铵，在经过稀释后，就发展成冲刷腐蚀故障与垢下腐蚀故障。基于此，可以用钛制固定管板式换热器替换所有的传统常顶换热器装置，并全部采用有机胺中和剂，凭借这种方式的利用可以良好地减缓常顶油气系统的结盐情况。

2.3常装置注碱方式的合理利用

在常减压蒸馏工序中，这种方式可以将原油中含有的酸类物质进行直接的中和，然后把易发生水解的氯化钙与氯化镁等物质转化成不易发生水解的氯化钠，最终减慢后续工序中氯化氢的生成，控制腐蚀故障发生的可能性。原油注碱方式就是把氢氧化钠稀释成4%的质量分数水溶液，然后将其添加到已经经过脱盐处理的原油总线之上，并把添加量把控在2微克/克之下。在注碱流程应用后，渣油作焦化原料时开始注碱，然后将其当成催化原料时，注碱注入停止。日常专门实施2次注碱后，分析常顶换热器污水含量的采样，由此确定污水含量的实际情况。但在常装置注碱过程中，一定要有效测量氢氧化钠水溶液的浓度，并精准把控添加量，防止由于局部浓度太高，而引发设备碱脆的现象。

2.4注剂喷嘴的优化和改进

常减压蒸馏装置的低温环节腐蚀剂与有机胺中和剂的注入喷嘴都能够插入到工艺管道的某段弯管内，这种注入的效果难以与专业的喷嘴相媲美，由此会引发注剂在工艺介质中分布不均匀的现象。所以，必须优化和改进注剂喷嘴的实际使用情况。

3结束语

总而言之，引发常装置内部腐蚀故障的因素很多，主要体现在酸性的腐蚀环境方面，因为Cl的存在加速了腐蚀的程度。为了更好地处理常顶换热器的腐蚀故障，提高装置的利用率与使用寿命，有必要做好优化和改进工作，比如，优化和改进常顶换热器、有机胺中和剂的有效应用、常装置注碱方式的合理利用以及注剂喷嘴的优化和改进等，这对保障炼油企业的发展具有重要价值。

参考文献

[1]顾泓.常减压蒸馏装置常顶换热器腐蚀原因分析及对策[J].中国科技期刊数据库工业A,2021(07):207-208.

[2]王凯,郎铁华,李洪璐.常压蒸馏装置常顶设备腐蚀泄漏分析及改进[J].建筑发展,2021,5(01):66-67.

[3]陈浩,王刚,吴祥,等.常减压蒸馏装置的腐蚀调查与分析[J].期刊论文,2018,54(03):124-125.