常減壓裝置常壓塔頂一級回流罐含硫污水PH自控系統(tǒng)的應(yīng)用

張嘯 王龔 陳明非

摘 要：介紹了由NALCO公司開發(fā)的煉油廠常減壓裝置常壓塔頂回流罐V02含硫污水PH值TrueSense COMS自動控制技術(shù)的應(yīng)用，通過在線PH值監(jiān)測系統(tǒng)、注劑自動控制器和變頻控制器實(shí)現(xiàn)對注劑泵的控制，從而使PH值被穩(wěn)定控制在設(shè)定范圍內(nèi)?，F(xiàn)場應(yīng)用表明該系統(tǒng)達(dá)到了煉油裝置低溫部位工藝腐蝕的要求以及系統(tǒng)設(shè)計(jì)的預(yù)期目標(biāo)，該系統(tǒng)的研制成功為煉油裝置工藝防腐蝕提供了先進(jìn)的科技手段。通過在常減壓蒸餾裝置實(shí)施緩蝕劑自動加劑系統(tǒng)，從而提高了常頂系統(tǒng)緩蝕劑注劑的平穩(wěn)率，可將緩蝕劑的加注量控制在緩蝕效果最佳的控制點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：常減壓；緩蝕劑；自動控制；工藝防腐蝕

1常頂系統(tǒng)腐蝕機(jī)理

常頂系統(tǒng)的主要腐蝕環(huán)境為低溫H2S-HCI-H2O腐蝕，主要以HCI腐蝕為主。H2S在參加反應(yīng)過程中，沒有被消耗，實(shí)際起到催化劑的作用，加快腐蝕電池的陽極和陰極的電化學(xué)反應(yīng)，從而大大加快了碳鋼在鹽酸溶液中的腐蝕速率。主要腐蝕部位為常壓塔上部6層塔盤，塔體及部分揮發(fā)線，塔頂冷凝系統(tǒng)。一般氣相部位腐蝕較輕微，液相腐蝕較嚴(yán)重，尤其以氣液兩相轉(zhuǎn)變的“露點(diǎn)”部位腐蝕最為嚴(yán)重。常頂腐蝕控制最關(guān)鍵的就是常頂PH值的控制。PH值在水腐蝕控制中占有舉足輕重的地位，這是因?yàn)镻H值直接體現(xiàn)了氫離子在水中的含量，而作為酸性質(zhì)子的氫離子是驅(qū)動腐蝕的主要力量。而且，PH值也是間接指示結(jié)垢傾向的指標(biāo)。單一Cl離子并不能代表系統(tǒng)內(nèi)的所有酸，而PH卻可以體現(xiàn)為系統(tǒng)內(nèi)所有酸堿平衡后的結(jié)果，也可以反映出腐蝕或結(jié)垢的傾向。并不是PH值越高，腐蝕速率就越低。PH值從2提高到5.5的過程中腐蝕速率持續(xù)下降，而當(dāng)PH高過4.5后其腐蝕速率斜率遞減。PH值高過5.5，不同的腐蝕原理又開始驅(qū)動腐蝕速率的提高，當(dāng)在6.5-10之間時，腐蝕率在7.5左右又會急速提升。因此初餾點(diǎn)PH值控制范圍最好在5-6之間。常頂分離器的PH值通常比初餾點(diǎn)高0.5-1.5個，因此應(yīng)該通過合適的中和劑控制在5.5-6.5之間。而超過6.5會使垢下腐蝕趨勢加劇。當(dāng)PH值持續(xù)升高，氣相中的弱酸及H2S就會大量進(jìn)入液相，從而產(chǎn)生更嚴(yán)重的腐蝕。另外酸堿也會通過如酸性水汽提、電脫鹽洗水以及裝置補(bǔ)水涌入常減壓蒸餾系統(tǒng)，從而影響或表現(xiàn)為PH的變化。通過在線測量和控制，能快速檢測到偶發(fā)的pH值變化，從而盡量減少此類問題的影響。

2加注前常頂?shù)腜H值控制情況

有學(xué)者研究指出，穩(wěn)定的PH值控制對于塔頂系統(tǒng)的腐蝕控制相當(dāng)重要。當(dāng)PH值小于6時，HCI的腐蝕會很嚴(yán)重；而當(dāng)PH值大于8時，H2S的腐蝕作用最強(qiáng)。因此塔頂回流罐的PH值應(yīng)控制在7-7.5較合適。目前西太石化常減壓裝置常頂系統(tǒng)加注某牌號的中和型緩蝕劑，通過試驗(yàn)分析得出，常頂系統(tǒng)PH值控制在5.5-6.5之間緩蝕劑效果比較好。

在未采取緩蝕劑自動加注系統(tǒng)措施之前，控制常頂系統(tǒng)緩蝕劑加注量時主要通過人工定時測定常壓塔頂回流罐V02含硫污水PH值，然后調(diào)節(jié)計(jì)量泵控制緩蝕劑的加注量，該方法不僅勞動強(qiáng)度大，而且難以及時、有效的調(diào)節(jié)緩蝕劑加注量。

未采取緩蝕劑自動加注系統(tǒng)前常頂系統(tǒng)的PH值控制不穩(wěn)定，波動較大，這樣勢必會造成緩蝕劑加注量不穩(wěn)定而影響緩蝕效果，同時也會造成緩蝕劑加注過量而引起浪費(fèi)。

3中和劑自動加注系統(tǒng)原理

將常頂緩蝕劑加注所使用的計(jì)量泵改造為變頻控制，由服務(wù)器提供控制信號，同時在常壓塔頂V02的冷凝水管線上安裝在線PH計(jì)進(jìn)行在線測量，PH值數(shù)據(jù)采集頻次為1次/min，采集數(shù)據(jù)同步傳送至服務(wù)器，緩蝕劑自動加注控制軟件隊(duì)PH值進(jìn)行分析后，將信號傳送至變頻器，通過調(diào)節(jié)變頻器頻率來調(diào)節(jié)常頂緩蝕劑加注泵的流量。直至緩蝕劑加注量接近系統(tǒng)設(shè)定的PH值，從而實(shí)現(xiàn)對常頂系統(tǒng)緩蝕劑加注的自動控制。系統(tǒng)控制軟件采用通用電氣實(shí)業(yè)（上海）有限公司自動加藥控制COMS系統(tǒng)，根據(jù)對該牌號的緩蝕劑室內(nèi)緩蝕效果評定結(jié)論，將軟件中常頂系統(tǒng)PH值設(shè)定值為7，考慮流程因素，為了準(zhǔn)確的控制塔頂系統(tǒng)的實(shí)時PH值，軟件的自控響應(yīng)時間對于在線PH值，軟件的自控響應(yīng)時間相對于在線PH值測量值滯后30min進(jìn)行變頻調(diào)節(jié)。

4加注后常頂?shù)腜H控制情況

中和劑自動加注系統(tǒng)服務(wù)器與大連西太石化公司局域網(wǎng)相連接，技術(shù)人員可以隨時從服務(wù)器或局域網(wǎng)上的任何一臺計(jì)算機(jī)上觀察常頂系統(tǒng)的PH值變化及緩蝕劑加注情況。

目前為止，系統(tǒng)壓降正常、溫度正常、PH值指示正常、加藥泵、增壓泵運(yùn)行正常。

4.1經(jīng)過一段時間的調(diào)試，目前此系統(tǒng)運(yùn)行狀況如下

（1）增壓泵P62A/B最大量運(yùn)行，進(jìn)入PH分析儀的含硫污水量為1—3L/min，PH自控系統(tǒng)的PH設(shè)定值目前為6.3，可根據(jù)腐蝕速率變化情況跟蹤調(diào)整PH設(shè)定值。

（2）加劑泵P63A/B根據(jù)V02含硫污水PH值變化自動變頻調(diào)節(jié)注劑量，變頻范圍根據(jù)廠家建議控制在900—1500轉(zhuǎn)/min。

（3）V02含硫污水PH值自動調(diào)節(jié)的情況下目前控制在5.5—6.8之間。

4.2使用效果

V02含硫污水PH值自動調(diào)節(jié)的情況下目前控制在5.5—6.8之間。

在四月份投用之前和之后相比，V02PH趨勢明顯穩(wěn)定，而且腐蝕速率明顯下降，說明PH值的平穩(wěn)控制對常頂餾出線的腐蝕速率影響很大。

5結(jié)論

此系統(tǒng)注劑泵雖然具備一定范圍的變頻調(diào)節(jié)功能，但不足以完全應(yīng)對低硫油、高硫油以及瀝青工況的相互切換，車間經(jīng)過一段時間的摸索，目前采用的辦法是：配置一定濃度的中和劑，在各種工況下調(diào)節(jié)注劑泵的沖程旋鈕（瀝青工況下60%，高硫油30%，低硫油20%），余下的控制由注劑泵變頻調(diào)節(jié)完成。PH值控制仍有一定范圍的波動，PH值分析儀內(nèi)PID參數(shù)設(shè)置仍需進(jìn)一步調(diào)教以保證PH值的平穩(wěn)。

參考文獻(xiàn)

[1]孫家孔主編，石油化工裝置設(shè)備腐蝕與防護(hù)手冊[M].北京：中國石化出版社，1996.80-84

[2]邵佳雄，常壓塔頂腐蝕控制[J].石油化工腐蝕與防護(hù)，2004，21（3）：16-18

作者簡介

張嘯，1981年8月出生，2005年畢業(yè)于大連理工大學(xué)化學(xué)工程與工藝（英語強(qiáng)化）專業(yè)，學(xué)士學(xué)位，中級職稱，2017年9月前為大連西太平洋石油化工有限公司運(yùn)行二部工藝工程師，主管常減壓生產(chǎn)工藝。2017年9月開始擔(dān)任運(yùn)行二部安全總監(jiān)。

（作者單位：大連西太平洋石油化工有限公司）