在線腐蝕監(jiān)測(cè)在煉油裝置的應(yīng)用

王武鳳，劉銀堂，郭波，李永文

（山東華星石油化工集團(tuán)有限公司，山東廣饒257335）

在線腐蝕監(jiān)測(cè)在煉油裝置的應(yīng)用

王武鳳，劉銀堂，郭波，李永文

（山東華星石油化工集團(tuán)有限公司，山東廣饒257335）

在線腐蝕監(jiān)測(cè)是煉油裝置設(shè)備管理中重要的基礎(chǔ)工作。通過(guò)采用低溫電感探針、高溫電感探針和pH值探針等技術(shù)，對(duì)設(shè)備、管線進(jìn)行在線腐蝕監(jiān)測(cè)，預(yù)防和控制因設(shè)備腐蝕造成的泄漏事故，有助于提高煉油設(shè)備管理的安全水平，保障裝置的“長(zhǎng)、穩(wěn)、久、滿、優(yōu)”運(yùn)行。

在線腐蝕監(jiān)測(cè)；電感探針；pH值探針；設(shè)備管理

0 前言

華星石化加工混合重質(zhì)為含硫含酸原油，設(shè)備的腐蝕問題影響裝置的穩(wěn)定生產(chǎn)。2014年10月，煉油龍頭裝置重交瀝青車間安裝了在線腐蝕監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。在線腐蝕監(jiān)測(cè)是對(duì)設(shè)備的腐蝕狀態(tài)、腐蝕速率或某些與腐蝕相關(guān)的參數(shù)進(jìn)行在線測(cè)量，測(cè)量數(shù)據(jù)直接或間接反映了環(huán)境的變化和腐蝕狀況，從而為設(shè)備的日常管理提供依據(jù)[1]。在線腐蝕監(jiān)測(cè)技術(shù)集成電感探針、pH值探針、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)管理軟件于一體，可實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)設(shè)備腐蝕速率，指導(dǎo)工藝操作和設(shè)備管理。

1 在線腐蝕監(jiān)測(cè)的意義

（1）為科學(xué)的設(shè)備管理與決策提供可靠依據(jù)。根據(jù)工藝防腐要求，使用一定量中和緩蝕劑以減緩工藝設(shè)備內(nèi)部的腐蝕速率。中和緩蝕劑的類型及比例是否適合于本系統(tǒng)，需要注入一定的量后才能得到驗(yàn)證。采用腐蝕監(jiān)測(cè)，可以隨時(shí)監(jiān)測(cè)中和緩蝕劑的緩蝕效果，根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果及時(shí)對(duì)中和緩蝕劑類型或比例做出調(diào)整。

（2）預(yù)防腐蝕泄漏事故的發(fā)生。有害物的泄漏或工藝參數(shù)的變化會(huì)導(dǎo)致裝置嚴(yán)重的腐蝕。采用腐蝕監(jiān)測(cè)可以隨時(shí)監(jiān)測(cè)介質(zhì)的腐蝕狀況，如果發(fā)現(xiàn)腐蝕速率驟然變化，可立即檢查系統(tǒng)，及時(shí)找出問題所在，防止重大腐蝕泄漏事故的發(fā)生。

圖2 電源電壓波形

（3）腐蝕監(jiān)測(cè)可以改善設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，提高設(shè)備的可靠性，延長(zhǎng)運(yùn)行周期。腐蝕監(jiān)控技術(shù)還可以指導(dǎo)生產(chǎn)，如指導(dǎo)原油混煉等，使裝置在接近于設(shè)計(jì)的最佳條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，對(duì)于保證設(shè)備安全和減少環(huán)境污染起到有益的作用[2]。

（4）腐蝕監(jiān)測(cè)有利于分析腐蝕原因，通過(guò)獲取的數(shù)據(jù)及使用相應(yīng)的分析軟件，了解腐蝕過(guò)程與工藝參數(shù)之間的關(guān)系，分析腐蝕原因，提出整改措施等。

2 在線腐蝕監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

2.1 結(jié)合取樣分析數(shù)據(jù)

在重交瀝青裝置初餾塔頂揮發(fā)線（注劑后）改善前腐蝕率0.3657 mm/a，酸性水pH值5.1～6.1，注劑改善后初頂腐蝕率0.0728 mm/a，pH值6.5～7.5。證明用塔頂探針監(jiān)測(cè)腐蝕速率與pH值相結(jié)合調(diào)整裝置的生產(chǎn)，可以實(shí)現(xiàn)低溫、高溫部位易腐蝕領(lǐng)域的全覆蓋，以及酸性水的控制。實(shí)時(shí)控制工藝介質(zhì)中的腐蝕速率，及時(shí)調(diào)整塔頂助劑、優(yōu)化一脫三注操作等防腐蝕措施?？筛鶕?jù)腐蝕速率的突變，及時(shí)檢查系統(tǒng)，分析變化原因，調(diào)整優(yōu)化操作。根據(jù)在線腐蝕監(jiān)測(cè)動(dòng)態(tài)及時(shí)掌握裝置腐蝕狀況，同時(shí)還對(duì)裝置的物料進(jìn)行腐蝕介質(zhì)跟蹤等措施，提高了裝置防腐研判能力。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)見表1。

表1 重交瀝青裝置“三頂”腐蝕速率與pH值

2.2 在線腐蝕監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與化驗(yàn)室數(shù)據(jù)分析

通過(guò)對(duì)重交瀝青裝置常壓塔頂揮發(fā)線的監(jiān)測(cè)，避免了設(shè)備泄漏事故的發(fā)生。2015年1月15日21:00時(shí)帶煉3#罐，3#，2#共同進(jìn)裝置1月16日2:00從在線腐蝕監(jiān)測(cè)上看到常頂pH值突然由7降至4.3，及時(shí)調(diào)整有機(jī)胺的注入量，情況未好轉(zhuǎn)。1月17日8:00單煉3#罐后，常頂pH值快速降至1，化驗(yàn)室檢測(cè)數(shù)據(jù)pH值最低降到1，在此期間的腐蝕速率上升到67.3 653 mm/a。1月17日13:00決定摻煉1#罐，試圖通過(guò)改變?cè)辖M成減輕不利影響。1月18日0:00發(fā)現(xiàn)石腦油顏色發(fā)黑，適當(dāng)降低加工量，通過(guò)檢查發(fā)現(xiàn)常頂換熱器管殼程互串，立即全改1#罐，情況逐漸改善，緊急維修換熱器發(fā)現(xiàn)管束管板位置嚴(yán)重腐蝕。詳細(xì)數(shù)據(jù)見圖1~圖3。

通過(guò)安裝在線腐蝕檢測(cè)系統(tǒng)，有效的避免了嚴(yán)重設(shè)備泄漏事故的發(fā)生，在線腐蝕檢測(cè)數(shù)據(jù)和質(zhì)檢中心化驗(yàn)數(shù)據(jù)比較是互相吻合的。

3 腐蝕監(jiān)測(cè)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)及分析

根據(jù)設(shè)備防腐要求，在裝置DCS系統(tǒng)建立在線腐蝕監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，利用腐蝕監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，分析評(píng)價(jià)工藝防腐、設(shè)備材質(zhì)適用性、工藝參數(shù)變化情況，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)訪問方式實(shí)現(xiàn)防腐管理人員實(shí)時(shí)查看、分析，減輕工作負(fù)擔(dān)，提高工作效率。

圖1 常頂含硫污水pH值化驗(yàn)曲線圖

圖2 在線腐蝕監(jiān)測(cè)常頂含硫污水pH值曲線圖

圖3 在線腐蝕監(jiān)測(cè)常頂空冷入口電感探針曲線圖

3.1 系統(tǒng)功能

（1）對(duì)可能導(dǎo)致腐蝕失效的各種破壞性工況進(jìn)行早期報(bào)警；（2）觀察過(guò)程參數(shù)的相關(guān)變化以及對(duì)系統(tǒng)腐蝕性的影響；（3）診斷特殊的腐蝕問題，識(shí)別它們的起因和控制腐蝕速率的種種參數(shù)，如pH值、Cl-和S含量、壓力、溫度、流速等；

（4）評(píng)估工藝防腐效果；

（5）提供與當(dāng)前設(shè)備運(yùn)行情況和各種維護(hù)要求有關(guān)的管理信息如生產(chǎn)、維修計(jì)劃的決策依據(jù)，設(shè)備材質(zhì)的參考依據(jù)等[3]。

3.2 腐蝕速率與原油性質(zhì)相關(guān)性分析

主要分析原油的酸值、密度、總硫的變化、電脫鹽、混煉比例等影響腐蝕因素的變化導(dǎo)致所監(jiān)測(cè)設(shè)備、管線的腐蝕速率變化的相關(guān)性與規(guī)律，了解導(dǎo)致腐蝕速率增加的影響因素，采取相應(yīng)措施控制腐蝕。例如當(dāng)原油性質(zhì)一定、混煉比不變的情況下，在常壓塔頂揮發(fā)線監(jiān)測(cè)的腐蝕速率有所增加，氯離子含量增加時(shí)，可反觀脫鹽的效果是否達(dá)標(biāo)，這樣就有辦法實(shí)現(xiàn)對(duì)脫鹽效果的輔助監(jiān)測(cè)。

3.3 腐蝕速率與三頂裝置相關(guān)性分析

主要分析三頂裝置化驗(yàn)分析的pH，Cl-，F(xiàn)e2+，S2-的變化情況，中和緩蝕劑更換、注劑泵濃度調(diào)整狀態(tài)等與在線腐蝕監(jiān)測(cè)腐蝕速率的關(guān)聯(lián)性。一般在三頂裝置采用低溫電感與pH共同作用監(jiān)測(cè)塔頂分析項(xiàng)變化對(duì)腐蝕速率的影響，當(dāng)塔頂?shù)蜏貐^(qū)腐蝕增加，pH值降低時(shí)，會(huì)增加有機(jī)胺劑、緩蝕劑的加入量來(lái)降低塔頂酸性環(huán)境并增加緩蝕，但改變注劑后腐蝕速率與pH值均無(wú)明顯效果時(shí)便要對(duì)緩蝕劑進(jìn)行評(píng)價(jià)，來(lái)確定緩蝕劑的效果。

3.4 監(jiān)測(cè)腐蝕速率與定點(diǎn)測(cè)厚

在高溫部位常用的檢測(cè)手段是在線腐蝕監(jiān)測(cè)與定點(diǎn)測(cè)厚。當(dāng)監(jiān)測(cè)材料的腐蝕趨勢(shì)連續(xù)上升時(shí)，通過(guò)測(cè)厚對(duì)管壁減薄檢測(cè)輔助說(shuō)明此種材料的耐腐蝕性，幫助管理者合理選材。

表2160 萬(wàn)噸重交瀝青裝置在線腐蝕監(jiān)測(cè)探針點(diǎn)

腐蝕速率與測(cè)厚數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)腐蝕數(shù)據(jù)可以幫助腐蝕檢查有針對(duì)性的進(jìn)行重點(diǎn)檢查，同時(shí)通過(guò)停工檢修期的腐蝕檢查對(duì)設(shè)備、管線進(jìn)行的評(píng)估，更科學(xué)地優(yōu)化定點(diǎn)測(cè)厚和在線腐蝕監(jiān)測(cè)部位。

3.5 腐蝕監(jiān)測(cè)電感探針失效分析示例

2015年1月，華星石化重交瀝青裝置使用探針的有效壽命判定依據(jù)是500 000 nm，通過(guò)對(duì)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)月運(yùn)行數(shù)據(jù)判斷，常頂空冷入口探針腐蝕損耗量從-211 496 nm增加到240 167 nm，腐蝕損耗累積量接近0.5 mm，此部位探針已失效（圖4）。

圖4 電感探針失效分析圖

4 裝置在線腐蝕監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

4.1 在線腐蝕監(jiān)測(cè)點(diǎn)的選擇

華星石化重交瀝青裝置通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)地考察，根據(jù)不同介質(zhì)環(huán)境、工況條件，結(jié)合腐蝕流程分布、不同材料的腐蝕機(jī)理等方面因素，選擇裝置的重點(diǎn)腐蝕管線與部位作為腐蝕監(jiān)測(cè)點(diǎn)。在線腐蝕監(jiān)測(cè)點(diǎn)的選擇原則：

（1）塔頂冷凝系統(tǒng)（管線、空冷、換熱器）有凝結(jié)水形成酸性環(huán)境的部位。根據(jù)腐蝕速率的發(fā)生及變化掌握工藝情況，可以適時(shí)調(diào)節(jié)工藝溫度減少鹽結(jié)晶而產(chǎn)生的垢下腐蝕、調(diào)節(jié)氨液等注劑調(diào)控塔內(nèi)酸堿度。

（2）相變（汽液相轉(zhuǎn)換）較為明顯的區(qū)域。進(jìn)行對(duì)比分析，預(yù)警因相變?cè)驅(qū)е碌穆饵c(diǎn)腐蝕、電化學(xué)局部腐蝕等造成的設(shè)備管束穿孔。

（3）塔頂注劑部位的前后。監(jiān)測(cè)緩蝕劑的緩蝕效果，根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果及時(shí)對(duì)緩蝕劑類型或比例作出調(diào)整。

（4）高溫/高壓腐蝕較嚴(yán)重的管線。了解腐蝕介質(zhì)，對(duì)材料腐蝕速率做出測(cè)量，輔助判定材料的適應(yīng)情況。

（5）腐蝕換熱器的出入口。對(duì)塔測(cè)線含硫、酸的腐蝕情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。在裝置高溫部位監(jiān)測(cè)材料的腐蝕狀態(tài)、掌握材料適應(yīng)情況。在低溫部位監(jiān)測(cè)塔頂pH值與腐蝕趨勢(shì)，并通過(guò)pH值與腐蝕速率變化來(lái)調(diào)節(jié)藥劑的注入量以減緩塔頂冷凝系統(tǒng)的腐蝕。

根據(jù)選點(diǎn)原則與實(shí)地考察，選取12個(gè)重點(diǎn)部位作為腐蝕監(jiān)測(cè)點(diǎn)，包含9個(gè)電感監(jiān)測(cè)點(diǎn)和3個(gè)pH值監(jiān)測(cè)點(diǎn)，具體位置見表2。4.2裝置在線腐蝕監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成

裝置在線腐蝕監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)腐蝕速率計(jì)算、腐蝕趨勢(shì)分析、pH值實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)等功能。通過(guò)監(jiān)測(cè)pH值與腐蝕速率來(lái)調(diào)節(jié)工藝防腐劑注量，因此在線pH值監(jiān)測(cè)是腐蝕監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的主要組成部分。華星石化重交瀝青裝置中的在線腐蝕監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集器所采集到的數(shù)據(jù)需要傳輸?shù)杰囬g操作室，采用有線傳輸?shù)姆绞?，借助廠內(nèi)的局域網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)各層管理人員的分析、瀏覽。在線腐蝕監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由現(xiàn)場(chǎng)腐蝕監(jiān)測(cè)儀器、腐蝕監(jiān)測(cè)探針、pH值電極、電源及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、工控主機(jī)、系統(tǒng)軟件、電纜等組成。圖5為電感探針現(xiàn)場(chǎng)圖片，圖6為pH值電極現(xiàn)場(chǎng)圖，圖7為腐蝕在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成。

圖5 電感探針現(xiàn)場(chǎng)圖

圖6 pH電極現(xiàn)場(chǎng)圖

圖7 腐蝕在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成

5 結(jié)語(yǔ)

在線腐蝕監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備的腐蝕狀態(tài)、腐蝕速率或某些與腐蝕相關(guān)的參數(shù)，測(cè)量數(shù)據(jù)直接或間接反映了環(huán)境的變化和腐蝕狀況，據(jù)此調(diào)整原料摻煉比例和工藝參數(shù)，預(yù)防和控制因設(shè)備腐蝕造成的泄漏風(fēng)險(xiǎn)，有助于提高煉油設(shè)備管理的安全水平，保障裝置的“長(zhǎng)、穩(wěn)、久、滿、優(yōu)”運(yùn)行。

［1］梁自生，夏廷燊，崔金喜.在線腐蝕監(jiān)測(cè)技術(shù)在煉油裝置上的應(yīng)用研究[J].石油化工腐蝕與防護(hù)，2003，（04）.

［2］王廣兵.煉油設(shè)備的在線腐蝕監(jiān)測(cè)[J].石油化工腐蝕與防護(hù)，2005，（01）.

［3］桑紹累，李全民.電阻探針與試片失重法在檢測(cè)試驗(yàn)中的應(yīng)用對(duì)比分析[J].全面腐蝕控制，2014，（08）.

〔編輯李波〕

TE980

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10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2016.12.21