常減壓分餾低溫腐蝕黃山

1、 煉化常減壓分餾系統(tǒng)低溫 腐蝕監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)及應(yīng)用 大連西太平洋石油化工有限公司 周正泓 王江賓 楊堅 北京化工大學(xué) 楊劍峰 1一、分餾系統(tǒng)低溫腐蝕監(jiān)控系統(tǒng) 目前在石化企業(yè)常規(guī)的腐蝕監(jiān)測一般還停留在事后判斷，無論是定期定點超聲波測厚，還是各類常規(guī)的腐蝕掛片、電阻探針，這些方法通常要在腐蝕發(fā)生到一定程度后才會被發(fā)現(xiàn)；對常頂凝水鐵離子分析也存在因沉積鐵無法檢測而使分析結(jié)果產(chǎn)生偏離；另外傳統(tǒng)的腐蝕監(jiān)測管理是由專家來進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，分析結(jié)論相對滯后，對于像我們加工原油變化頻繁的裝置無法依據(jù)分析數(shù)據(jù)來及時指導(dǎo)工藝操作調(diào)整。2 低溫分餾系統(tǒng)腐蝕監(jiān)控系統(tǒng)：是我們在傳統(tǒng)的腐蝕監(jiān)測基礎(chǔ)上，將工藝參數(shù)與腐蝕監(jiān)測參數(shù)

2、按同一時間坐標(biāo)軸進(jìn)行處理，觀察腐蝕速率等參數(shù)與工藝條件變化的隨動性，在工藝卡片規(guī)定的范圍內(nèi)進(jìn)行相應(yīng)的工藝操作調(diào)整，用破壞腐蝕發(fā)生環(huán)境的方法來達(dá)到對設(shè)備有效防護(hù)的腐蝕監(jiān)控系統(tǒng)。3 二、低溫分餾系統(tǒng)腐蝕監(jiān)控系統(tǒng)的研制開發(fā)1、傳統(tǒng)腐蝕環(huán)境監(jiān)測在生產(chǎn)過程控制中應(yīng)用的局限性 傳統(tǒng)的腐蝕監(jiān)測只是部分專家用腐蝕監(jiān)測儀對生產(chǎn)過程中設(shè)備的腐蝕損傷程度進(jìn)行評價，這種方法與腐蝕掛片檢測及定期定點超聲波測厚一起作為石化行業(yè)腐蝕監(jiān)測的常用模式，在我們的生產(chǎn)中起到了積極作用。這些常規(guī)的檢測方法大多是在腐蝕損傷發(fā)生到一定程度時才被發(fā)現(xiàn)，此時腐蝕對設(shè)備的損傷已經(jīng)發(fā)生且在運(yùn)行中不可恢復(fù)。 4 有些先進(jìn)的腐蝕監(jiān)測設(shè)備可及時發(fā)現(xiàn)腐

3、蝕過程，但由于無法觀測其與工藝條件的隨動關(guān)系，只是階段性的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，難以對具體的加工工藝條件進(jìn)行評價，存在評價信息滯后和不具備瞬時評價的局限性。在我們過去的應(yīng)用中我們也是只能對腐蝕防護(hù)工作做出階段性評價，由于我們企業(yè)加工的油種較多而且經(jīng)常切換不同的加工方案，很難用一種腐蝕防護(hù)方案來應(yīng)對所有的腐蝕環(huán)境，而且也很難對加注緩蝕劑、中和劑的腐蝕防護(hù)效果做出精確評價。52、分餾系統(tǒng)低溫腐蝕監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)研究經(jīng)過反復(fù)論證在07年初我們決定與北京化工大學(xué)華泰恒達(dá)安全科技有限公司共同合作，研究開發(fā)常減壓分餾低溫腐蝕監(jiān)控系統(tǒng)。我們在腐蝕監(jiān)測儀性能，應(yīng)用范圍對比后選擇了霍尼韋爾的CET5000M。CET5000M

4、由腐蝕監(jiān)測探頭及數(shù)據(jù)變送器組成；腐蝕探頭應(yīng)用極化電阻檢測法和電化學(xué)噪聲檢測法實時進(jìn)行數(shù)據(jù)采集（每7分鐘采集一次數(shù)據(jù)），通過變送器轉(zhuǎn)換成4-20mA電流信號輸出至控制室DCS安全柵,并通過調(diào)制解調(diào)器分解為四路信號：6總體腐蝕率、點蝕系數(shù)、B值和腐蝕機(jī)理因子；在DCS畫面顯示的同時，組態(tài)畫面顯示數(shù)據(jù)可傳至專設(shè)的上位機(jī)對各監(jiān)測點采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行儲存。這一改進(jìn)使采集數(shù)據(jù)量大大縮減，應(yīng)用更加直觀方便。7（1）分餾系統(tǒng)低溫腐蝕監(jiān)控系統(tǒng)安裝位置選擇依據(jù) 分餾系統(tǒng)低溫腐蝕監(jiān)控系統(tǒng)是依據(jù)裝置RBI評估報告的結(jié)論，對存在高風(fēng)險的系統(tǒng)設(shè)置在線腐蝕監(jiān)測設(shè)備，并由檢驗機(jī)構(gòu)和相關(guān)專家確定檢測部位，以便將生產(chǎn)過程中設(shè)備的腐

5、蝕環(huán)境及時反映出來。8（2）被監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備腐蝕控制原理 煉油裝置腐蝕環(huán)境形成的原因很復(fù)雜，除了工藝介質(zhì)可構(gòu)成腐蝕的條件外，工藝條件環(huán)境也是非常重要的因素，特別是溫度、流速、壓力的改變往往會對腐蝕環(huán)境產(chǎn)生很大影響。溫度的改變不僅影響腐蝕速度，在低溫狀況下它與操作壓力一起關(guān)聯(lián)到凝液的生成條件；流速對腐蝕速率的影響更加明顯，過高的流速會剝離鈍化膜和緩蝕劑防護(hù)膜，使腐蝕加劇。9由于腐蝕環(huán)境形成的機(jī)理非常復(fù)雜，要想分清各種原因所產(chǎn)生的影響程度非常困難，但工藝條件環(huán)境對腐蝕速率所產(chǎn)生的影響若及時被發(fā)現(xiàn)，并能找出導(dǎo)致腐蝕加劇的主要因素，就為我們的操作調(diào)整提供了依據(jù)。操作人員可根據(jù)不同的腐蝕環(huán)境，通過對工藝操

6、作參數(shù)的調(diào)整，破壞腐蝕發(fā)生條件，改善設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境，從而達(dá)到對設(shè)備的有效防護(hù)。10依據(jù)CET5000M的特點，我們設(shè)計了將腐蝕監(jiān)測數(shù)據(jù)在控制室DCS顯示屏的組態(tài)圖上顯示出歷史趨勢，同時顯示被監(jiān)測點工藝條件（溫度、流量、壓力）的歷史趨勢，并將它們建立在同一時間坐標(biāo)軸上，這樣我們可以觀察到腐蝕速率變化與工藝條件變化的對應(yīng)關(guān)系，從而使控制腐蝕的操作調(diào)整成為可能。為了盡量不增加操作人員的工作量，我們依據(jù)經(jīng)驗值、RBI推薦值、專家推薦值設(shè)定腐蝕速率報警值，在正常情況下可不必關(guān)注，當(dāng)出現(xiàn)腐蝕監(jiān)控參數(shù)報警時，可通過組態(tài)畫面調(diào)出腐蝕監(jiān)測趨勢圖進(jìn)行分析，并對影響腐蝕速率的工藝條件進(jìn)行操作調(diào)整，直到報警消除。11

7、（3）腐蝕監(jiān)測參數(shù)含義及控制調(diào)整原則腐蝕監(jiān)測儀可提供四組腐蝕監(jiān)測參數(shù)：腐蝕監(jiān)測儀可提供四組腐蝕監(jiān)測參數(shù)： PV值： 總體腐蝕率； B值 ：腐蝕常數(shù)B值 ； PF值： 點蝕系數(shù)； CMI值： 腐蝕機(jī)理因子 12A.PV值： 總體腐蝕率，單位為mm/a,量程02.5 mm；該參數(shù)直接反映現(xiàn)場被監(jiān)測設(shè)備的腐蝕環(huán)境狀態(tài)，我們要求該參數(shù)控制在0.2mm/年以下（國外煉化企業(yè)推薦值在0.1 mm/年）；測量值出現(xiàn)個別點上升時不必立即調(diào)整操作，我們應(yīng)觀察B值是否有變化，因當(dāng)探針上的FeS鈍化膜有駁落時該值會上升，此時B值也會上升，在這種情況下可暫不調(diào)整操作，作進(jìn)一步觀察。測量值上升連續(xù)5點超指標(biāo)，此時B值沒

8、有大的變化，應(yīng)考慮腐蝕環(huán)境發(fā)生了改變，應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的操作調(diào)整。對實測腐蝕速率大于控制推薦值而又是通過工藝操作調(diào)整無法改善的系統(tǒng)，相關(guān)技術(shù)管理人員應(yīng)研究采取材質(zhì)升級、加注緩釋劑、改善物料流動狀態(tài)等方法使腐蝕失效風(fēng)險降低。13BB值： 腐蝕常數(shù)B值，單位mV，量程560；此數(shù)據(jù)是通過諧波失真測量得到的，它們提供腐蝕過程中陰極和陽極活躍程度的變化。該參數(shù)在出廠是設(shè)定在26，新安裝的腐蝕監(jiān)測儀的探針，由于其表面沒有鈍化膜該值顯示應(yīng)在26左右，如系統(tǒng)工藝防腐工作正常（緩蝕劑的注入，F(xiàn)eS鈍化膜的形成等），該值會隨鈍化膜的生成而逐漸降低接近13。該參數(shù)還可反映系統(tǒng)的物料狀態(tài)，上述參數(shù)的變化是在液相條件下發(fā)生

9、的，當(dāng)該參數(shù)在2650之間波動時，說明系統(tǒng)物料處于兩相流狀態(tài)，較高的流速可撕破設(shè)備內(nèi)表面的液膜；14當(dāng)該參數(shù)大于50趨向時，系統(tǒng)為氣相環(huán)境，此時腐蝕是非常輕的。如該參數(shù)出現(xiàn)小于13的情況，可以判定檢測電極間有導(dǎo)通現(xiàn)象，應(yīng)對電極進(jìn)行檢查維修，經(jīng)我們近兩年的運(yùn)行發(fā)現(xiàn)，許多時候該值小于13，但其它參數(shù)指示正常，經(jīng)咨詢有關(guān)專家認(rèn)為此值大于8時，數(shù)據(jù)是可用的。對于系統(tǒng)的腐蝕狀況不能僅看此參數(shù)，要準(zhǔn)確判定還要結(jié)合總體腐蝕率、點蝕系數(shù)一起分析；15CPF值：點蝕系數(shù)，該參數(shù)為無量綱參數(shù)，量程01000X1/1000；是一定性分析參考值，當(dāng)監(jiān)測值小于0.01時，被監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)生點蝕的風(fēng)險是非常低的；當(dāng)監(jiān)測值大于

10、0. 1時，被監(jiān)測系統(tǒng)開始發(fā)生點蝕，所以我們控制該參數(shù)不大于0.1；在實際運(yùn)行中我們發(fā)現(xiàn)要達(dá)到這一條件非常困難，通過定點測厚我們還觀察到在該參數(shù) 0.3時局部腐蝕未發(fā)現(xiàn)有嚴(yán)重的現(xiàn)象，經(jīng)探討后，我們先將此參數(shù)控制指標(biāo)暫定到0.3，觀察一段時間。在運(yùn)行中還會出現(xiàn)總體腐蝕率非常低，0.025 mm/年而點蝕系數(shù)在0.11，此時應(yīng)考慮是探針出問題造成的信號失真，應(yīng)對探針進(jìn)行檢查維修。16D.CMI值： 腐蝕機(jī)理因子，單位mA，量程-22；我們可以通過該參數(shù)來判斷被測系統(tǒng)的腐蝕環(huán)境。當(dāng)該參數(shù)顯示為負(fù)值時說明系統(tǒng)設(shè)備在緩蝕劑膜的有效保護(hù)中；當(dāng)該參數(shù)顯示在0.00.02時，系統(tǒng)在綜合性鈍化膜的保護(hù)中；當(dāng)該參

11、數(shù)顯示在0.020. 2時，系統(tǒng)設(shè)備表面處于自由腐蝕環(huán)境；當(dāng)該參數(shù)顯示大于0. 2時，系統(tǒng)設(shè)備表面處于氧化還原反應(yīng)條件下的腐蝕環(huán)境。運(yùn)用該參數(shù)可分析我們注劑在腐蝕防護(hù)中的作用，對注劑的使用情況做出實時評價。17除了工藝條件原因外，導(dǎo)致腐蝕速率上升的原因還有很多，例如原油性質(zhì)、電脫鹽工作狀況、緩蝕劑加注正常與否等等，在進(jìn)行工藝操作調(diào)整無效時應(yīng)先檢查電脫鹽、緩蝕劑的加注是否正常，經(jīng)確認(rèn)腐蝕速率上升是非上述因素造成的后應(yīng)提請化驗室分析原油性質(zhì)，進(jìn)一步研究腐蝕加劇原因。18（4）腐蝕監(jiān)控軟件顯示窗口：各監(jiān)控點按歸屬區(qū)域分類，查看時可依據(jù)樹形目錄查詢。下圖例為現(xiàn)場初餾塔頂管線P2232監(jiān)控點，2007-

12、112008-11一年監(jiān)控腐蝕及工藝數(shù)據(jù)19 我們在應(yīng)用確認(rèn)可滿足設(shè)備腐蝕監(jiān)控要求后，將數(shù)據(jù)引入DCS，組建常減壓、重油催化分餾低溫區(qū)腐蝕監(jiān)控系統(tǒng)。在近一年半的實際應(yīng)用中，我們及時獲得了生產(chǎn)過程中設(shè)備的實際腐蝕狀況，根據(jù)反饋數(shù)據(jù)調(diào)整生產(chǎn)工藝，如調(diào)整塔頂注水、注中和劑、注緩蝕劑或注入量，調(diào)整配方等工作收到了一定的效果。 20 07年檢修后常壓塔頂空冷器出口彎頭（管線號：P-2267）出現(xiàn)局部腐蝕加劇現(xiàn)象，我們調(diào)集常減壓分餾低溫腐蝕監(jiān)控記錄，結(jié)合08年的管道定點測厚記錄，進(jìn)行針對性分析。21（4）監(jiān)控應(yīng)用案例分析2008年10月我們發(fā)現(xiàn)常壓塔頂空冷器出口彎頭出現(xiàn)局部腐蝕加劇現(xiàn)象，我們調(diào)集常減壓分餾

13、低溫腐蝕監(jiān)控記錄，結(jié)合08年的管道定點測厚記錄，進(jìn)行針對性分析。常頂空冷系統(tǒng)出口管線彎頭在2007年停工檢修后開工時間不長出現(xiàn)局部腐蝕穿孔，隨后對相似工況的其他部位彎頭進(jìn)行了測厚檢查，發(fā)現(xiàn)多數(shù)彎頭均有不同程度的局部嚴(yán)重腐蝕，對減薄嚴(yán)重的彎頭進(jìn)行了更換。22該部位在常減壓1000萬噸改造前未出現(xiàn)過類似情況，當(dāng)時分析可能是空冷初始凝液在彎頭處的流動狀態(tài)有渦流存在，使局部腐蝕部位鈍化膜不易形成而造成局部沖蝕，且有些彎頭是利舊，有腐蝕累積現(xiàn)象。針對上述情況我們將該管線列入08年管道定點測厚的重點監(jiān)測范圍，在08年四月的定點測厚中我們發(fā)現(xiàn)個別彎頭局部減薄較重，腐蝕速率在11.4 mm/年。但多數(shù)彎頭局部

14、腐蝕輕微僅0.10.03mm/年，在直管段的測厚未發(fā)現(xiàn)腐蝕減薄現(xiàn)象。但在08年10月的定點測厚時發(fā)現(xiàn)局部腐蝕加劇，我們隨即安排擴(kuò)檢，發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)15個彎頭發(fā)生局部嚴(yán)重腐蝕，最高腐蝕速率達(dá)6mm/年。23在該管線上我們還設(shè)有腐蝕監(jiān)控探針，以下是監(jiān)控記錄：24以上是07年10月至08年十一月的腐蝕監(jiān)控記錄，從監(jiān)測數(shù)據(jù)可以清楚看到該系統(tǒng)總體腐蝕速率很低，最大值為0.01mm/年，反映局部腐蝕發(fā)生幾率的點蝕系數(shù)PF值始終在高位，08年3月以前在0.450.5之間波動,08年3月以后, PF值發(fā)生明顯增大。在截取的3月15日后至今的監(jiān)控記錄中我們可以看到在9月8日至9月21日；10月23日至10月31日，點

15、蝕系數(shù)PF有一大幅回落，此時腐蝕機(jī)理因子CMI大幅增高，對應(yīng)得總體腐蝕速率同步上升，說明此時設(shè)備內(nèi)表面沒有保護(hù)，處于被腐蝕狀態(tài)。從圖中各參數(shù)的趨勢圖可以看到以下對應(yīng)關(guān)系：溫度上升PF值下降，CMI值上升，總體腐蝕速率上升；液相流量下降PF值下降，CMI值上升，總體腐蝕速率上升；操作壓力對PF、CMI值影響不大；從趨勢圖我們還可以看出，操作溫度和液相流量的波動對PF、CMI值上升有直接影響。25從10月17日11月17日的趨勢圖 26從10月17日11月17日的趨勢圖我們可以看到PF值有一從高點回落的區(qū)間，時間為10月24日上午10點27分至11月1日上午11點14分。在此期間總體腐蝕及CMI值

16、有所上升，從總體腐蝕速率來看最大值僅為0.004mm/年，對系統(tǒng)不構(gòu)成腐蝕威脅；此時的溫度較高且平穩(wěn)平均在90左右，流量（液相）平均在46噸左右，溫度升高管線中的實際混相流速上升和液膜形成后移，減輕空冷出口彎頭局部積液的腐蝕風(fēng)險，而液相流速的下降使總體腐蝕速率上升。在其他的時間段流量和溫度波動較大，溫度平均值較低。272829以上分析未考慮加工油中的因素，從趨勢圖來看，溫度與液相流量成反比關(guān)系，該系統(tǒng)為局部腐蝕風(fēng)險高的腐蝕狀態(tài)。操作調(diào)整方向建議：進(jìn)行提高溫度，應(yīng)進(jìn)行盡量保持溫度平穩(wěn)在90以上的嘗試（或降低操作壓力使初凝點后移）；觀察PF值及B值盡可能將低；系統(tǒng)投入運(yùn)行后經(jīng)調(diào)試初步達(dá)到預(yù)期效果，裝置管理人員和崗位操作人員正在熟悉應(yīng)用，在系統(tǒng)的調(diào)試過程中我們還遇到了一些新的問題；如：選用的交叉電極探針絕緣距離短，阻值易因硫化鐵膜而降低使測量數(shù)據(jù)失真；三電極探針電極易被系統(tǒng)雜物污染失效等等?？傊€有許多要進(jìn)一步完善的地方。30四、結(jié)論將設(shè)備腐蝕監(jiān)控作為一個生產(chǎn)過程控制的要素引入現(xiàn)場生產(chǎn)管理，特別是該控制要素由現(xiàn)場操作人員來識別和完成，是一種全新的腐蝕防護(hù)理念的建立