脈沖渦流精掃技術(shù)在焦化分餾塔頂循環(huán)線(xiàn)中的應(yīng)用研究

劉全新

（中國(guó)石油化工股份有限公司滄州分公司，河北 滄州 061000）

1 概述

某石化公司延遲焦化裝置設(shè)計(jì)加工能力140 萬(wàn)t/年，2007 年建成并投產(chǎn)使用，2018 年12 月在裝置的分餾塔頂循環(huán)線(xiàn)抽出直管發(fā)生沙眼泄漏，如圖1（左）所示，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)該部位（紅色箭頭所指位置）緊急包盒子處理，并且，利用脈沖渦流精確掃查技術(shù)對(duì)周?chē)诩巴桓g回路的相鄰管件（圖1 右側(cè)圖管線(xiàn)）逐個(gè)排查。

圖1 漏點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)照片及二維圖像

2 檢測(cè)結(jié)果

脈沖渦流精掃技術(shù)采用電磁原理，可有效地識(shí)別金屬缺陷區(qū)域范圍，定位管壁薄弱位置，如圖2 所示，左側(cè)圖為分餾塔頂循環(huán)線(xiàn)抽出第二彎頭檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)圖片，右側(cè)圖為管道渦流壁厚圖像，掃查路線(xiàn)為探頭延管壁外彎上焊縫位置向下至彎頭下焊縫，藍(lán)色代表壁厚值，從圖中可明顯看出，管壁外彎中間圓圈位置有明顯凹坑，且覆蓋面積較大，腐蝕凹坑長(zhǎng)約15cm，通過(guò)超聲波核實(shí)，分餾塔頂循環(huán)線(xiàn)抽出第二彎頭檢測(cè)最小壁厚值為2.29mm。其他相鄰管件情況類(lèi)似，均存在大面積局部減薄。表1 為分餾塔頂循環(huán)線(xiàn)抽出位置超聲波檢測(cè)最終核實(shí)數(shù)據(jù)。

圖2 分餾塔頂循線(xiàn)抽出后第二彎頭檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)圖及脈沖渦流精確掃查圖

表1 檢測(cè)結(jié)果數(shù)據(jù)

3 結(jié)果分析

3.1 脈沖渦流精掃結(jié)果分析

從脈沖渦流檢測(cè)結(jié)果來(lái)看，問(wèn)題嚴(yán)重區(qū)域集中在頂循抽出至換熱器入口前管段和彎頭部位。

（1）塔頂塔盤(pán)積累的焦粉和結(jié)鹽顆粒濃度較高，對(duì)出口第1、2、3 彎頭和部分直管段沖刷腐蝕嚴(yán)重。

（2）換熱器前的物流溫度較高，有可能產(chǎn)生的液態(tài)水量很少，導(dǎo)致NH4Cl 離解強(qiáng)酸性濃度較高，產(chǎn)生較小的pH 值；換熱器后端至返塔段由于低溫，導(dǎo)致液態(tài)水量提高，“稀釋”了酸性離子，pH 值增加。所以，對(duì)這兩段區(qū)域的電化學(xué)腐蝕產(chǎn)生的嚴(yán)重程度發(fā)生差異。

3.2 其他問(wèn)題成因分析

3.2.1 工藝參數(shù)分析

從表2、3 中數(shù)據(jù)分析，延遲焦化裝置原料中含有一定量的N、S、Cl 及H 原子，這些元素在焦炭塔中高溫下反應(yīng)生成N2、NH3、H2S、HCl 等產(chǎn)物，產(chǎn)物中的NH3與HCl 反應(yīng)生成NH4Cl。這部分產(chǎn)物隨著物流進(jìn)入分餾塔中，并隨著溫度的變化不斷的反復(fù)循環(huán)，細(xì)小的NH4Cl 顆粒滯留在分餾塔的上部，并隨著頂部物流的循環(huán)，在塔盤(pán)、管道的流變緩沖位置形成積累結(jié)垢，最終導(dǎo)致腐蝕的產(chǎn)生。

表2 成分分析

表3 脫后原油鹽含量數(shù)據(jù)匯總

3.2.2 硫腐蝕的可能性分析

分餾塔頂循環(huán)線(xiàn)從32 層塔盤(pán)抽出經(jīng)過(guò)換熱器、塔底循環(huán)泵、空冷，返回至35 層塔盤(pán)，整個(gè)循環(huán)溫度在90 ～140℃，沒(méi)有高溫和低溫硫腐蝕的生產(chǎn)條件（120℃

3.2.3 電化學(xué)可能性分析

分餾塔頂循環(huán)線(xiàn)從32 層塔盤(pán)抽出至換熱器入口之前，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)區(qū)域位置溫度區(qū)間在140℃左右，不具備水露點(diǎn)導(dǎo)致凝液產(chǎn)生的條件，但因非常壓條件和控溫波動(dòng)以及相變的情況下，也有可能產(chǎn)生酸性條件下的電化學(xué)腐蝕。

3.2.4 結(jié)鹽分析

焦化原料中的氮、硫、氧、氯等原子在焦炭塔中高溫反應(yīng)形成N2/NH3/H2S/HCl/O2等產(chǎn)物，焦炭塔油氣將氯化氫迅速帶走進(jìn)入分餾塔，結(jié)合成的氯化銨被油氣帶到分餾塔上部，頂循環(huán)回流從32 層塔盤(pán)抽出，溫度在140℃左右，經(jīng)過(guò)換熱和空冷，溫度為90℃后返回35 層塔盤(pán)。這部分循環(huán)導(dǎo)致氯化銨在溫差條件下部分析出結(jié)晶，并且同焦粉、鐵銹等一起沉積在塔頂塔盤(pán)、降液管、抽出口等介質(zhì)流速偏低的位置，這樣變性成分餾塔頂部結(jié)鹽現(xiàn)象。長(zhǎng)期運(yùn)行，塔頂部聚結(jié)的鹽類(lèi)會(huì)越來(lái)越多，導(dǎo)致塔頂抽出攜帶出來(lái)的這部分顆粒物會(huì)增加。

4 建議

（1）分餾塔頂結(jié)鹽和減少腐蝕性因素（酸性）的預(yù)防建議措施：

①上游原料需要優(yōu)化常減壓蒸餾裝置電脫鹽的工藝，盡可能降低減壓渣油原料的含鹽量。

②監(jiān)測(cè)焦炭塔加熱爐出口溫度，減少焦粉進(jìn)入分餾塔的攜帶量。

③在汽油干點(diǎn)指標(biāo)范圍內(nèi)盡量提高分餾塔塔頂溫度，降低結(jié)鹽的概率。

④分餾塔頂操作壓力盡量低控，降低水蒸氣的露點(diǎn)溫度。

⑤定期分析焦化渣油、焦化汽油、含硫污水中的氯離子及氯化物的含量，做好監(jiān)測(cè)，有異常應(yīng)及時(shí)調(diào)整操作參數(shù)。

（2）建議運(yùn)行“洗鹽線(xiàn)”清洗頂循返塔回路，降低返回流氯化銨鹽類(lèi)及酸性腐蝕性因素積累。

（3）加強(qiáng)“焦化分餾塔頂循回路”的檢測(cè)監(jiān)測(cè)，對(duì)已經(jīng)有腐蝕趨勢(shì)的部位縮短監(jiān)控周期，尤其是對(duì)頂循抽出線(xiàn)相關(guān)部位，進(jìn)入嚴(yán)控階段。

5 結(jié)語(yǔ)

（1）延遲焦化分餾塔頂塔盤(pán)結(jié)鹽是由于焦粉同氯化銨鹽類(lèi)，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的運(yùn)行，在塔頂部35 層至32 層塔盤(pán)和降液槽內(nèi)等處沉積、黏結(jié)造成。

（2）頂循油氣攜帶結(jié)鹽顆粒，從32 層塔盤(pán)抽出，顆粒濃度和流體導(dǎo)致出口直管段底部和第一彎頭（內(nèi)彎）、第二彎頭（外彎）、第三彎頭（內(nèi)彎靠近焊縫處）的沖刷腐蝕為題較為突出，從脈沖渦流檢測(cè)結(jié)果分析，呈現(xiàn)“腐蝕溝槽形態(tài)”。

（3）溫控的波動(dòng)可能導(dǎo)致微量的偏酸性凝液，在管道低點(diǎn)和彎頭折彎位置聚集產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕。

（4）焦化分餾塔頂操作溫度的“低控指標(biāo)”可能導(dǎo)致部分“腐蝕性因素（包括氯、NH3、O、S）”沒(méi)有從“分餾塔頂抽出”去后端處理，導(dǎo)致腐蝕性因素在頂循環(huán)回路中不斷地累積，濃度越來(lái)越高。