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特殊时期,如何做好炼油装置低负荷生产条件下的腐蚀防护措施?
2020-02-20 14:34:05 作者:NACE中国 来源:NACE中国

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因受疫情影响,部分炼油企业生产装置低负荷生产,在这种情况下,部分设备管道会出现不均匀腐蚀新状况、结垢堵塞等现象,尤其是低温、多相流态的设备管道部位,需要采取必要的检测和防护措施。

为此,由NACE国际炼化防腐蚀技术专家委员会(STAG P72)副主席、教授级高工-胡洋牵头,北京安泰信科技有限公司刘红军等专家参与编写了“炼油装置低负荷生产条件下的腐蚀防护措施”建议,顾望平教授级高工、STAG P72主席刘小辉教授级高工两位专家和部分企业专家及领导也给与了指导和建议。

目前文件还在征集信息及修正阶段,未最终定稿,欢迎广大业内专家提出宝贵的建议和意见,联系人:

胡洋,NACE STAG P72副主席

sea7273@163.com

《炼油装置低负荷生产条件下的腐蚀防护措施》

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因疫情影响,部分炼油企业生产装置低负荷生产,在这种情况 下,会造成部分设备管道会出现不均匀腐蚀新状况、结垢堵塞加剧 等现象,尤其是低温、多相流态的设备管道部位,需要采取必要的 检测和防护措施。

一、基本原则

1、尽量保证设备在设计条件下运行。

2、工艺操作条件原则上参考中石化工艺防腐实施细则的规定, 不得随意调整。

3、在低负荷运转期间,要加强偏流、结盐/露点、结焦、微生物/粘泥等工况的腐蚀检测和工艺防腐工作。

二、偏流工况

对于多数装置的空冷器、并联换热器和水冷器,在低负荷时,易出现偏流甚至局部滞流的现象,造成腐蚀加剧。建议采取如下措施:

1、换热器及水冷器组偏流最直接简便的判断方式是出口温度观 察(与正常运行负荷出口温度进行对比),对并联布置的要监控每 台(组)出口温度的差值数据;根据实际需要,可进行单台设备传热系数核算,以辅助判断是否出现异常的相变、结盐结垢等情况,对传热系数低于设计值 70%的水冷器应做出预防性维护工作计划。 

2、对于空冷器和换热器组,可通过出口温度观察单台管束的负荷分配情况,同时应增加红外成像检查频次,以指导操作调整确保 管束各部位过流均匀。鉴于大多数空冷器管束布置为对称排列,需要停运空冷器管束组时应考虑对称切除。低负荷条件下若需要停运 空冷风机时也是要考虑对称停运风机,如一分三的停中间一台、一 分二的停一边、一分四的停中间两台,等等。

三、结盐/露点工况 

常减压装置塔顶系统、加氢装置反应流出物系统以及其他含酸性气的火炬放空系统是典型的结盐工况部位。当装置低负荷运行 时,结盐情况可能会加剧,加速腐蚀的同时也会因结盐影响装置后 期的正常运行。建议采取以下措施:

1、对于介质中含有腐蚀性盐类的冷换及空冷器,应根据压差或 温差判断结盐情况,并加强介质流速的核算和检测,可采用增加注 水量、增加间歇注水频次、增大吹扫(蒸汽、氮气)量、增加间断 吹扫(蒸汽、氮气)和增设局部保温、伴热等措施来避免盐类等积 聚。

2、加氢类装置反应流出物系统要根据原料性质定期提出氯化铵 盐结晶温度指导数据,各加氢类装置反应流出物换热器出口温度是 监控点,监控铵盐结晶温度因低负荷前移。应通过工艺调整,保证注水点前一台高压换热器的出口温度高于计算铵盐结晶温度。

3、对分馏塔顶(如初馏塔顶、常压塔顶、催化分馏塔顶、焦化 分馏塔顶、重整预加氢分馏塔及脱戊烷塔顶和稳定塔等)及其冷凝 冷却系统要核算露点温度,以指导工艺运行要高于露点(经验值+14℃)温度操作,同时尽量避免冷回流方式操作。

4、装置正常运行中采取的工艺防腐措施应根据低负荷条件下装置腐蚀变化趋势进行适当调整,但不建议直接降低各类缓蚀(中 和)剂量或同比例运行负荷降低各类缓蚀(中和)剂量,部分情况 还可能出现药剂用量提升的特殊工况,调整时要保证各类工艺防腐控制指标的达标和设防值的要求。

5、在低负荷下应安排对初馏塔、分馏塔、稳定塔等进行空塔线 速核算,对侧线油进行采样分析,必要时可考虑顶循系统、中段回 流注入缓蚀(中和)剂,以控制这些设备内部积盐结垢影响精馏效果。

6、应加强该类冷凝冷却系统管线、容器设备的测厚检查,有监 测探针的可以参考其提供的腐蚀速率,并用测厚数据进行佐证,密 切关注实际测厚计算的腐蚀速率。也可以采用脉冲涡流扫查+超声波测厚的方法。

7、加强该类系统凝结水的检测和分析。

8、北方气温较低的情况下,应特别注意设备管道放空短节、安 全阀短节及其他保温不严密的部位、以及酸性气系统的结盐情况, 可以采用红外热成像对这些特定部位进行检测,同时做好保温和伴热的投用。

9、加热炉排放(烟囱)及烟气余热回收系统,要严格操作运行 温度高于露点温度,避免局部酸性腐蚀。同时要重点关注空气预热 器、烟道、膨胀节等部位的腐蚀和监检测。

10、处于运行末期的装置,在低负荷阶段应开展多专业评估在 役装置闭路清洗(馏分油组分清洗)的条件,掌控好设备末期运行 预防性机会清洗机会维修的时机。

11、全面梳理健全低负荷条件下的化学分析内容(如脱前原 油、脱后原油、初顶油、初侧线油、常顶油、常压侧线油、减顶 油、电脱盐脱水、初顶水、常顶水、减顶水等),完善设备完整性 腐蚀控制回路监测数据库(腐蚀速率随温度变化、随压力变化、随 流速变化规律等)和措施对策。

四、结焦工况 

主要指高温渣油部分和加热炉等管道、炉管和设备,以及渣油部分塔器内件。降量运行期间,建议采取以下措施:

1、应对管内流速的变化做必要的核算,确保回流量足以满足喷 头或者分配器的最低负荷要求。

2、增加注汽保持流速避免结焦,观察低负荷条件下的炉管振动 情况。

3、采用红外热成像的方法定期查看重点设备/炉管表面的热分 布情况,发现异常热点及时采取对策。

五、微生物/粘泥工况

装置低负荷运行时,水冷器等设备易发生流速降低的情况,微生物和粘泥会沉积在低流速区,导致堵塞和腐蚀加剧。建议采取以下措施:

1、适当增加水冷器的水流速检测频次,尤其是循环水走壳程以 及日常检测水流速偏低的水冷器,严格按指标控制循环水流速(循 环水走管程时管内流速不低于 0.9m/s、循环水走壳程时壳程流速不 低于 0.3m/s),不应单纯依靠调整循环水侧阀门来调整换热操作工 艺参数。

2、加强循环水微生物和粘泥的取样分析,如果发现超标,及时调整杀菌剂的用量和品种。

3、加强对循环水场监测换热器等监测设施的管理。

六、盲区(死区)部位 

系统降量后,各流程中盲端(死区)的影响范围会进一步放大,应扩大检查范围,至少包括:

放空/导淋的阀前短节;

分配管系中主管的盲端;

大口径直管段的低流速部位;

多路并联设备中临时停用设备的出入口管道;

关闭的联通线、跨线以及预热线等的阀前阀后部位;

压力计、差压计、液位计等引出管;

低流速容器中距离进出口较远的沉积部位;

其他

建议采取以下措施:

1、对已确认的盲区部分实施统计、修正和动态管理。

2、有条件的实施流速测定或计算。

3、对关闭的联通线、跨线以及预热线要定期活线或者排放。

4、采用超声波测厚、超声导波、电磁超声、脉冲涡流等手段检 查不同场合的盲区,排查减薄点或减薄区域。

七、保温层下腐蚀(CUI) 

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装置降量条件下,保温层下腐蚀的影响范围会扩大,系统内介质处于临界温度(93-120℃)的系统管线、设备,随着流速降低, 热量输出降低,外壁温度随之降低,出现 CUI 风险。建议采取以下措施:

1、梳理 CUI 台账,列出上述温度段的设备管道,作为重点检查 对象。

2、采用红外热成像、目测等方法对上述设备和管道进行全面检 查,尤其是关注易发生 CUI 的典型部位(参考 NACE RP0198 标准《保温和防火材料下的腐蚀控制--系统方法》)。

3、采用脉冲涡流、超声导波、超声波测厚等方法对 CUI 典型部 位进行定期检查。

八、特殊工况

在装置低负荷情况下,除了会出现流速偏低等工况外,还会出 现流态变化(如湍流、气液两相分离)、局部流速过高等情况,也 会造成腐蚀环境和部位发生变化,建议采取以下措施:

1、对于可能出现流态变化的部位,尤其是可能出现气液两相分 离的部位,可以采取红外热成像现场检测、流态模拟分析等方法进 行判断;建立台账,对腐蚀速率重新进行理论核算,对高理论腐蚀 速率的部位,采取测厚、涡流扫查等方法进行检测。

例如:加氢装置炉前混氢点部位,该部位腐蚀机理为高温H2S+H2 的腐蚀,如果出现气液两相分离,则会产生两种不同的腐蚀机 理,气相为高温氢腐蚀,液相为高温硫腐蚀,腐蚀速率会发生变化。

2、装置降负荷时,部分阀门因为流量控制开度变小,但会造成 阀门后紧挨阀门的管道局部出现高的流速冲刷点,局部腐蚀部位发 生变化,对于高风险部位(如高腐蚀速率、高事故后果等),要采 取脉冲涡流和测厚等方法进行检测。

3、做好加热炉炉管支管托的检查,防止低负荷下炉管的翘扭变 形情况。

4、装置低负荷运转后,电脱盐温度会降低,影响电脱盐效果, 应加强工艺及助剂调整,确保脱盐合格率。

5、制氢装置低负荷会造成部分转化炉管低流量,导致出口段尤其是猪尾管过热,应调整喷嘴控制炉膛温度场均衡,必要时增加水碳比。

6、对低负荷条件下重整装置、S_Zorb 装置、催化装置中催化 剂、再生剂的提升输送管线要进行检测,可采用红外热成像检查和 超声波测厚组合检测方法。

九、临时停用的装置或系统

降量条件下,部分装置或系统可能临时停用,要做好停用装置的保护和检测工作,具体可参考炼油装置停工保护方案。

联系方式

       编者语:

以上材料由北京安泰信科技有限公司刘红军和胡洋(NACE STAG P72副主席)执笔编写, 顾望平教授级高工、刘小辉教授级高工(NACE STAG P72主席)、青岛炼化莫少明、镇海炼化严伟丽、青岛石化张立金、天津石化袁军、浙江石化郭金彪等专家给与了指导,在此表示感谢。希望能有更多的专家提供更多的好建议,共同为国内炼化装置低负荷条件下的防腐工作提供一份好的指南。

如果有任何宝贵的意见或者建议,欢迎邮件至:

胡洋(NACE STAG P72副主席)

sea7273@163.com

需要更多协助,欢迎联系NACE中国代表处:

021-51175416

China@nace.org

Catherine.shen@nace.org

 

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