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1、关键装置腐蚀调查及数据分析与评价,刘小辉中国石化股份有限公司青岛安全工程研究院2023年9月27日,内容,炼油厂腐蚀的基本类型 炼油装置腐蚀适应性评估简介 炼油装置设防值研究简介 炼油装置的腐蚀评价案例,一、炼油厂腐蚀的基本类型,在原油加工过程中存在着一系列的腐蚀问题，它直接影响着装置运行的安全性。20世纪90年代后期以来，我国原油密度变大，含硫和含氮量增大，酸值增高，同时，进口高含硫的原油也趋予增多，这些都加重了对炼油设备的腐蚀。,一、炼油厂腐蚀的基本类型,一、炼油厂腐蚀的基本类型,炼油设备所面临的腐蚀介质有如下几个典型特征:多相流腐蚀介质环境。往往是气相、水相和烃相共存，相间互相促进，腐蚀
2、机理复杂。对予某些类型的腐蚀，介质的流动会促进腐蚀。高温和(或)高压环境。温度范围为室温到800以上的高温。由于温度范围广，腐蚀类型既涉及各种电化学腐蚀，也涉及化学腐蚀和高温氧化。,一、炼油厂腐蚀的基本类型,一、炼油厂腐蚀的基本类型,腐蚀环境及其环境材料组合复杂。与石油工业的上游相比，炼油企业的腐蚀环境更复杂，材料种类更多，温度跨度更大，结构更为多样化。炼油设备的主要腐蚀介质可以归为如下几大类：硫化物、环烷酸、无机盐、氮化物、氢。这些腐蚀介质分别造成对应的腐蚀。,1.1 硫化物腐蚀,原油中硫化物主要是硫醇(RSH)、硫醚(RSR)、硫化氢(H2S)、多硫化物(RmSn)和单质硫。尽管按照含硫量
3、大小可将原油分为三类，但腐蚀严重程度与含硫量并无精确关系，腐蚀的程度主要与活性硫和易分解为H2S的硫化物含量有关。硫化物对设备的腐蚀程度与温度T有关、。,一、炼油厂腐蚀的基本类型,一、炼油厂腐蚀的基本类型,当T120时，硫化物未分解，在无水情况下对设备不腐蚀。但当含水时，则会遇到难以控制的H2S-H2O型腐蚀，包括一般腐蚀和各种腐蚀破裂;当120T200时，原油中活性硫化物未分解，基本不腐蚀；当240T340时，硫化物开始分解，生成H2S，对设备产生腐蚀，并且随着温度升高，腐蚀加剧；,一、炼油厂腐蚀的基本类型,当340T400时，H2S开始分解为H2和S，对设备产生高温硫化腐蚀。此时对设备腐蚀
4、的反应式为 H2SH2+S Fe+SFeS RSH+FeFe+不饱和烃 所生成的FeS膜具有防止进一步腐蚀的作用。但有酸存在时(如HCI和环烷酸），酸和FeS反应破坏了保护膜。使腐蚀进一步发生，从而加速了硫化物的腐蚀。,一、炼油厂腐蚀的基本类型,当426480时，H2S几乎完全分解；腐蚀速率下降；当T500时，高温氧化腐蚀。,一、炼油厂腐蚀的基本类型,1.2环烷酸腐蚀,环烷酸腐蚀是炼油设备面临的另一类主要腐蚀。环烷酸(RCOOH，R为环烷基)为原油中各种有机酸的混合物，分子量在很大范围内变化。随着我国原油酸值的不断升高，环烷酸腐蚀越来越成为我国炼油设备腐蚀的一个重要类型。,一、炼油厂腐蚀的基本
5、类型,当原油酸值小于0.5mgKOHg时为低酸值原油，设备腐蚀轻微;原油酸值为0.51.5mgKOH/g时为中酸值原油，将会产生明显腐蚀；当原油酸值大于15mgKOHg时为高酸值原油，设备腐蚀严重。例如，我国辽河原油的酸值为0.86164mgKOH/g，新疆原油的酸值为0.76564mgKOHg，这种原油都会导致较严重的环烷酸腐蚀。,一、炼油厂腐蚀的基本类型,环烷酸腐蚀程度与所处的温度范围有关：当T220时，环烷酸基本不腐蚀；以后随温度升高，腐蚀速率逐渐增加，在270280时腐蚀速率达到最大；随着温度再升高，腐蚀速率又下降，可是到350附近，腐蚀速率又急骤增加；当温度大于400时，由于原油中环
6、烷酸已基本气化，环烷酸腐蚀基本消失。环烷酸腐蚀发生在液相，如果气相中没有凝结液产生，也没有夹带雾沫，则气象腐蚀是很小的。如果气相处在露点状态或有雾沫夹带，则腐蚀加剧。,影响环烷酸腐蚀的因素,酸值的影响,一般认为原油的酸值达到0.5mgKOH/g时，就可引起蒸馏装置某些高温部位发生环烷酸腐蚀。,由于在原油蒸馏过程中，酸的组分是和它相同的沸点的油类共存的，因此，只有馏分油的酸值才真正决定环烷酸腐蚀速率。,在常压条件下，馏分油的最高酸值浓度在371-426至TBP范围内。,一、炼油厂腐蚀的基本类型,在减压条件下，原油沸点降低了111-166，所以，减压塔中馏分油的最高酸值应出现在260的温度范围内。
7、,酸值升高，腐蚀速率增加。在235时，酸值提高一倍，碳钢、7Cr-1/2Mo钢、9Cr-1Mo钢的腐蚀速率约增加2.5倍，而410不锈钢的腐蚀速率提高近4.6倍。,一、炼油厂腐蚀的基本类型,温度的影响,环烷酸腐蚀的温度范围大致在230-400。有些文献认为：环烷酸腐蚀有两个峰值，第一个高峰出现在270-280，当温度高于280时，腐蚀速率开始下降，但当温度达到350-400时，出现第二个高峰（详见后面的阐述）。,一、炼油厂腐蚀的基本类型,流速、流态的影响,流速在环烷酸腐蚀中是一个很关键的因素。在高流速条件下，甚至酸值低至0.3mgKOH/g的油液也比低流速条件下，酸值高达的油液具有更高的腐蚀性
8、。现场经验中，凡是有阻碍液体流动从而引起流态变化的地方，如弯头、泵壳、热电偶套管插入处等，环烷酸腐蚀特别严重。,一、炼油厂腐蚀的基本类型,硫含量的影响,油气中硫含量的多少也影响环烷酸腐蚀，硫化物在高温下会释放出H2S，H2S与钢铁反应生成硫化亚铁，覆盖在金属表面形成保护膜，这层保护膜不能完全阻止环烷酸的作用，但它的存在显然减缓了环烷酸的腐蚀。,一、炼油厂腐蚀的基本类型,一、炼油厂腐蚀的基本类型,1.3无机盐腐蚀炼制的原油中往往含有开采时所带来的油田水，其中大部分水分可经过脱水去掉，但是仍会有少量水分与油乳化，悬浮在原油中。这些水分都含有NaCl，MgCl2和CaCl2等盐类。在原油加工中，Mg
9、Cl2和CaCl2很易受热水解，生成具有强烈腐蚀性的HCl；而NaCl不易水解，在500时尚无水解现象，无HCl产生。HCl含量高，则设备腐蚀严重。,一、炼油厂腐蚀的基本类型,由于HCl是挥发性的酸，所以在蒸馏过程中，HCl随同原油中的轻馏分以及水分一起挥发，一起冷凝，造成常压装置塔顶冷凝系统的塔顶部、冷凝冷却器、空冷器及塔顶管线的严重腐蚀。,一、炼油厂腐蚀的基本类型,1.4氮化物腐蚀原油中所含氮化物主要为吡啶、吡咯及其衍生物。这些氮化物在减压装置中很少分解，但是在深度加工如催化裂化及焦化等装置中，由于温度高，或者催化剂的作用，则会分解生成可挥发的氨和氰化物(HCN)。HCN的存在对炼油厂低温
10、H2SH2O部位的腐蚀起到促进的作用，造成设备的氢鼓泡和氢脆。,一、炼油厂腐蚀的基本类型,分解生成的氨，将在焦化及加氢等装置中形成NH4Cl，造成塔盘的垢下腐蚀或冷却设备管束的堵塞。但焦化塔顶的碱性含氨含酚水可作为常减压装置“注水”用的水，可控制常压塔顶冷凝系统的HCl一H2SH2O的腐蚀。催化分馏塔顶的含氨冷凝水也可代替氨液注入减压塔顶冷凝冷却系统，以控制其腐蚀。,1.5氢腐蚀与氢损伤高温临氢设备和接触含水硫化氢溶液的设备中，会有加入氢或析出氢的工艺过程，氢的存在会使设备造成如下几种类型的氢损伤：氢鼓泡。氢原子渗入钢材，在裂缝、夹杂及空隙等处聚集结合成氢分子，形成巨大氢压，使钢材产生鼓泡。氢
11、脆。氢原子渗入钢材后，使钢材晶体结合力下降，造成钢材的延伸率和断面收缩率下降，或导致延迟破坏现象发生。,一、炼油厂腐蚀的基本类型,表面脱碳。钢材与高温氢接触后，形成表面脱碳。表面脱碳不形成裂纹，其影响是钢材的强度和硬度略有下降，而延伸率增高。氢腐蚀(内部脱碳)。高温高压下的氢渗入钢材之后与不稳定的碳化物形成甲烷，钢中甲烷不易逸出，而使钢材产生裂纹及鼓泡，并使强度和韧性显著下降。,一、炼油厂腐蚀的基本类型,1.6原油中的腐蚀性介质及其对装置的腐蚀性,原油中除存在碳、氢元素外，还存在硫、氮、氧、氯以及重金属和杂质等，正是原油中存在的非碳氢元素在石油加工过程中的高温、高压、催化剂作用下转化为各种各样
12、的腐蚀性介质，并与石油加工过程中加入的化学物质一起形成复杂多变的腐蚀环境。,一、炼油厂腐蚀的基本类型,原油中的含硫化合物包括活性硫和非活性硫，在原油加工过程中，非活性硫可向活性硫转变。炼油装置的硫腐蚀贯穿一次和二次加工装置，对装置产生严重的腐蚀，腐蚀类型包括低温湿硫化氢腐蚀、高温硫腐蚀、连多硫酸腐蚀、烟气硫酸露点腐蚀等。,一、炼油厂腐蚀的基本类型,原油中的部分含氧化合物以环烷酸的形式存在，在原油加工过程中，对常减压等装置高温部位产生严重的腐蚀。,一、炼油厂腐蚀的基本类型,原油中的含氮化合物经过二次加工装置高温、高压和催化剂的作用后可转化为氨和氰根，在催化裂化、焦化、加氢裂化流出物系统形成氨盐结
13、晶，严重可堵塞设备和管线，而且会引起垢下腐蚀。氰化物还会造成催化裂化吸收、稳定、解吸塔顶及其冷凝冷却系统的均匀腐蚀、氢鼓泡和应力腐蚀开裂。,一、炼油厂腐蚀的基本类型,原油中的无机氯和有机氯经过水解或分解作用，在一次和二次加工装置的低温部位形成盐酸复合腐蚀环境，造成低温部位的严重腐蚀。腐蚀类型包括均匀腐蚀和不锈钢材料的氯离子应力腐蚀开裂。,一、炼油厂腐蚀的基本类型,原油中的重金属化合物在原油加工过程中残存于重油组分中，进入二次加工装置，引起催化剂的失效，严重影响装置的正常运转。,原油中的重金属V在原油加工过程中会在加热炉炉管外壁形成低熔点化合物，造成合金构件的的熔灰腐蚀。,一、炼油厂腐蚀的基本类
14、型,一般来说，当原料或原料油含硫大于0.5%，酸值大于0.5mgKOH/g，氮大于0.1%时，在加工过程中会造成设备及其工艺管道较为严重的腐蚀。,一、炼油厂腐蚀的基本类型,二、炼油装置腐蚀适应性评估简介,内容：,1 劣质原油加工腐蚀状况；2 腐蚀评估是治腐的有效措施；3 腐蚀评估主要研究内容；4 腐蚀评估的技术路线；5 腐蚀评估的技术关键；6 腐蚀评估的目标和意义；7 腐蚀评估步骤；8 需收集的资料清单；9 已开展腐蚀适应性评估的企业简况。,1 劣质原油加工腐蚀状况,高硫高酸原油加工过程中有以下四个方面表现：1）由于原油硫含量高、酸值大，会对设备管线造成严重腐蚀，主要发生在常减压装置温度大于2
15、20部位以及二次加工装置的进料段，一般以减压装置高温部位表现最为严重；2）由于原油密度大、粘度大，沥青质和胶质含量较高，造成原油脱盐困难，难以达到深度脱盐要求，常减压装置塔顶低温部位腐蚀严重；,3）原油具有较高的氮含量，在催化过程中部分转换成氢氰酸，在催化稳定吸收系统、分馏系统形成H2S-HCN-H20型腐蚀；催化裂化催化剂在再生过程中，氮化物转化为NOx，在再生器三旋等部位形成NOx-SOx-H20型腐蚀；加氢原料经过加氢后，含氮化合物中的氮元素转化为氨，引起加氢高低压空冷器氯化胺和硫氢化胺沉积，造成管道堵塞和垢下腐蚀；,1 劣质原油加工腐蚀状况,1 劣质原油加工腐蚀状况,4）原油的重金属含
16、量高，容易引起二次加工装置的催化剂中毒、催化剂床层堵塞，加重高温换热器和焦化设备结垢、结焦。,2 腐蚀评估是治腐的有效措施,近年来沿海和沿江石化企业，也包括内地的部分企业，由于加工的原油劣质化，装置腐蚀较严重，为适应目前加工原油以及未来原油进一步劣质化的需要，对设备和管线进行全面的腐蚀评估，找出装置中的薄弱环节，并根据评估结果提出装置设备和工艺管线改造升级以及其它防腐措施成为当务之急。,3 腐蚀评估主要研究内容,1）对炼油企业的各套装置进行实地调研，搜集整理相关资料。2）对装置设备、管线进行腐蚀核算和测算。确定目前装置在当前工况下以及原油进一步劣质化工况下的腐蚀隐患部位；确定两种或多种工况下的
17、设备管线材质升级 清单。,3 腐蚀评估主要研究内容,3）对电脱盐技术及工艺防腐进行评价。针对目前该装置的工艺情况，提出加工高硫高酸原油的电脱盐、工艺防腐措施。4）确定工艺流程中的隐患部位及需重点监控部位，为建立在线监检测系统提供选点方案。,4 腐蚀评估的技术路线,4.1 腐蚀核算 1）根据中国石化行业标准SH/T3129-2010及SH/T3096-2010对比当前该装置的用材情况；结合原油分析数据及各管线物流标定数据，依据McConomy曲线、API581标准、NACE标准及目前关于硫腐蚀、酸腐蚀的研究结果对温度大于 220的设备管线进行硫腐蚀、酸腐蚀核算；,4 腐蚀评估的技术路线,2）依据
18、核算结果，以及实际测厚数据及腐蚀趋势，确定装置中的薄弱环节，提出相应的材质升级以及其它防腐措施。3）依据核算结果形成完整的腐蚀核算表。,4 腐蚀评估的技术路线,4.2 工艺防腐 1）结合油品分析数据及装置工 艺特点，对电脱盐设备、注剂 系统进行评价，提出优化方案。2）根据各装置特点，提出工艺防腐规范。,4.3 腐蚀监检测系统选点 1）根据腐蚀核算结果和已有经验，针对现场各装置工艺特点，确定需进行监测的部位及注点。2）根据需监测部位的工艺环境、流体性质，选择监检测系统的探针类型。,4 腐蚀评估的技术路线,5 腐蚀评估的技术关键,1）腐蚀核算。在硫和酸共存的情况下，如何量化计算酸和硫各自的腐蚀作用
19、及协同腐蚀作用是本技术的关键点之一；2）工艺防腐措施的制定。针对该装 置特点，如何确定完整有效的防腐措 施是本技术的关键点之一；,3）监检测系统测点、注点及探针类型的确定。在最节约投资成本的前提下，针对装置特点，确定全面、有效的测点、注点位置以及对应探针的类型也是本技术关键点之一。,5 腐蚀评估的技术关键,6 腐蚀评估的目标和意义,1）形成在役设备管线的腐蚀核算表，确定隐患部位，找出装置中的薄弱环节，提出明确的材质升级建议以及其它防腐措施；2）根据装置工艺特点，形成工艺防腐规范；3）确定注点、测点数量及位置，据此推荐可选探针类型。,4）通过本项目，对炼油装置进行全面的腐蚀评估，掌握在用设备管线
20、的腐蚀状况，评价工艺防腐手段的有效性，识别装置隐患部位，提出明确的材质升级清单以及其它防腐措施，为装置在原油劣质化后的生产维护和安全运行以及以后的技术改造提供技术支持。,6 腐蚀评估的目标和意义,7 腐蚀评估步骤,1）项目方案对接；2）现场调研；收集装置设计、历次改造中设备和管线的基础数据资料，使用过程中腐蚀和修复情况资料，针对该装置的腐蚀问题与现场人员进行交流。,3）腐蚀核算；4）工艺防腐措施制定；5）监检测系统测点、注点及探针类型的确定；6）形成腐蚀评价报告审查稿，接受专家评审。7）根据专家意见，完善报告，形成最终稿，提交企业。,7 腐蚀评估步骤,8 需收集的资料清单,1）装置设备、管线台
21、帐；2）PFD图和PID图；3）定点测厚数据和历史定检报告；4）目前加工的原料油和侧线硫含量、酸值等标定数据；a 5）工艺防腐监测数据。,9 已开展腐蚀适应性评价的企业（截止2010年10月已在21个企业中开展了此项工作）,中石化湛江东兴石化加工高含硫原油常减压、催化裂化装置适应性评价（2006年）。中国石油大连石化分公司三蒸馏加工高含硫原油适应性评价（2006年）。中石化九江分公司加工高硫高酸原油套常减压、套催化裂化装置适应性评价（2006年）。,9 已开展腐蚀适应性评价的企业（截止2010年10月已在21个企业中开展了此项工作）,中石化镇海炼化套常减压装置加工机会原油防腐蚀解决方案研究（2
22、007年）。中石化上海石化加工高硫高酸原油八套主要装置适应性评价（2007年）。中石化齐鲁分公司套常减压装置安全评价（2007年）。中石化石家庄常减压、焦化装置腐蚀适应性评价（2007年）。,9 已开展腐蚀适应性评价是企业（截止2010年10月已在21个企业中开展了此项工作）,中石化燕山分公司第二常减压、催化和润滑油等九套装置腐蚀适应性评估（2008年）。中石化荆门分公司常减压、焦化、加氢等四套装置腐蚀适应性评估（2008年）。中石化天津分公司蒸馏、催化、焦化等四套炼油装置腐蚀适应性评估（2008年）。中石化扬子分公司蒸馏、焦化等四套装置腐蚀适应性评估（2008年）。中石化海南分公司蒸馏、加氢
23、裂化等八套装置腐蚀适应性评估（2008年）。,中石化上海金山石化2#炼油1#柴油加氢装置适应性评价（2009年）。中石化中原油田分公司石化总厂常压和催化装置腐蚀适应性评价（2009年）。中石化沧州分公司常减压、催化装置腐蚀适应性评价（2009年）。中石化青岛石化装置腐蚀适应性评估（2010）。中国石化河南油田分公司南阳石蜡精细化工厂腐蚀适应性评估（2010）,9 已开展腐蚀适应性评价的企业（截止2010年10月已在21个企业中开展了此项工作）,三、炼油装置设防值研究简介,内容：,1、设防值研究的必要性；2、炼油装置设防问题探讨；3、核算依据简介；4、某企业主要炼油装置设防值研究概况；5、几点说
24、明；6、案例总结。,设防值概念：设防值的概念是一个安全的概念。在抗震中的设防是大家比较熟悉的，比如：抗震设计中，根据使用功能的重要性把建筑物分为甲、乙、丙、丁四个抗震设防类别。抗震设防目标是指建筑结构遭遇不同水准的地震影响时，对结构、构件、使用功能、设备的损坏程度及人身安全的总要求。,1、设防值研究的必要性,加工劣质原油装置的设防，通常通过三个节来实现：1）确定装置设防要求，即确定装置必须达到的抗腐蚀的能力；2）装置设计，采取的工艺、材料、设备结构等防腐措施，应达到抗腐蚀设防要求；3）装置建造（或改造或检维修）施工，应严格按照抗腐蚀设计施工，保证装置设备管道材料质量。上述三个环节是相辅相成密不
25、可分的，都必认真进行。,1、设防值研究的必要性,1、设防值研究的必要性,中国石化现状:目前，中国石化炼油装置加工原油劣质化程度加重，原油种类繁多，原油调合设施不完善，原油质量监控不及时，给装置带来了较为严重的腐蚀问题。,1、设防值研究的必要性,装置设防存在的问题（1）常减压装置加工原油超设防值的情况较多；（2）常减压装置设防值的制定没有统一的规范标准，大部分企业二次加工装置没有制定控制标准。,2、炼油装置设防问题探讨,加工劣质原油容易对装置产生冲击，尤其对常减压蒸馏装置和主要二次加工装置将会造成严重腐蚀。确定装置设防值可以帮助企业合理排产，合理采购原油，合理地进行原料混兑，保证装置 不因腐蚀发
26、生事故造成停车。,2、炼油装置设防问题探讨,大家知道，硫和酸等腐蚀性杂质在高温下（220）对材质造成高温硫和环烷酸腐蚀，随着温度升高腐蚀加剧；装置低温部位也会产生湿硫化氢等引起的腐蚀，低温部位的腐蚀可以通过工艺防腐等措施来控制，减缓腐蚀。,2、炼油装置设防问题探讨,高温硫和环烷酸对装置造成的腐蚀只在装置某些部位发生，设防值的研究就是针对这些部位的设备、管道考虑的。比如说，各套炼油装置都有它的重点部位，对这些重点部位的设防，实质上就是装置的设防。,腐蚀适应性评估技术:腐蚀适应性评估技术是我院随着我国的石 化企业加工原油不断劣质化，借鉴国外先 进风险评估技术而发展 起来的一项石化设备定 量风险评估
27、技术。,2、炼油装置设防问题探讨,2、炼油装置设防问题探讨,装置的设防值确定方法：1、对装置进行腐蚀适应性评估。根据原油评价数据、硫分布和酸分布数据确定装置关键部位腐蚀介质含量；再根据硫含量、酸值及温度，对操作温度大于220的部位进行理论腐蚀速率计算；然后再根据装置现场监检测数据计算实际腐蚀速率，并与理论腐蚀速率进行对比。,2、炼油装置设防问题探讨,2、综合考虑以上三方面的因素，给出装置腐蚀薄弱部位清单。核算腐蚀薄弱部位所能承受的腐蚀介 质的最大含量，推算原料中允 许的最大硫含量和酸值，评价装置目前设防值设置的合理性。,3、核算依据简介,不满足设防要求,腐蚀监检测数据,满足设防要求,实际腐蚀速
28、率,运行经验,?mm/a,?mm/a,3、核算依据简介,腐蚀薄弱部位,按照均匀腐蚀速率不超过?核算薄弱部位所能承受的硫和酸的最大含量,根据相关标准反推原料允许的硫和酸的含量，即为装置的设防值,3、核算依据简介,怎样合理地确定硫和酸值作为装置的设防值？如何推算硫和酸的设防值？如何评价已有的设防值？,3、核算依据简介,3、核算依据简介,硫和酸的设防值，对于新建装置，按照设计的硫、酸含量作为设防值较为合理；对于经改造的装置，需要按装置改造设计时的设计硫、酸含量作为设防值。为了提高经济效益，挖掘装置加工劣质原料的潜力，则应根据装置的设计硫、酸含量，装置施工中关键部位的实际用材情况，腐蚀适应性评价结果，
29、以及装置生产管理、腐蚀检测的实际水平和经验来推算设防值。,对于已有设防值，需要通过对装置各部位的硫和环烷酸含量进行确定，然后进行腐蚀评估，核算装置各部位的腐蚀情况，结合装置生产管理、腐蚀检测的 实际水平和经验来判断已有设防 值的可靠性。A,3、核算依据简介,研究的装置：常减压装置 14号蒸馏；催化装置有12号催化；焦化装置有12号焦化；还包括加氢裂化装置、渣油加氢装置、1号柴油加氢装置、2号加氢和3号加氢装置,4、某企业主要炼油装置设防值研究概述,重点研究部位：（1）常减压装置重点部位：常三、常四、常底、减二、减三、减四、减底、转油线（包括高速段和低速段）、加热炉及各侧线中高温设备。（2）催化
30、装置重点部位：原料油线、回炼油线、油浆线等管道及相应的高温设备。（3）焦化装置重点部位：原料油线、蜡油线、柴油线、循环油线、加热炉等230以上管道和设备。,4、某企业主要炼油装置设防值研究概述,（4）加氢裂化装置重点部位：进料线、分馏塔底线、分馏塔底重沸炉、脱丁烷塔底、高换E102/AB等部位。（5）渣油加氢装置重点部位：进料线等部位。（6）加氢精制装置重点部位：进料线、2号柴油加氢分馏炉进出口管线等部位。,4、某企业主要炼油装置设防值研究概述,4、某企业主要炼油装置设防值研究概述,研究结果a、按照所提供的设防值要求，通过详细的核算对比研究发现，绝大部分装置仍存在有腐蚀薄弱部位；b、所提供的设
31、防值偏高（不能完全满足装置腐蚀适应性要求），但只要采取局部材质升级并加强腐蚀监检测工作，还是可行的；,c、我们从满足企业各方需求角度考虑过，对硫或酸值调低后进行设防值的单项调低核算（简称单调），结果行不通；d、未考虑“双调”情况；,4、某企业主要炼油装置设防值研究概述,某企业常减压装置研究结果,催化装置重点部位：原料油线、回炼油线、油浆线等管道及相应的高温设备。,某企业催化装置研究结果,焦化装置重点部位：原料油线、蜡油线、柴油线、循环油线、加热炉等230以上管道和设备。,某企业焦化装置研究结果,某企业加氢装置研究结果,5、上述案例的几点说明,a、理论腐蚀速率设限值按?mm/a；b、由于装置的腐
32、蚀相当复杂，影响因素非常 多，因此，决定了设防值只能是一个相对 参数，找不到一个绝对准确数；c、装置核算的每个部位的S、TAN 值是依据合理的推算值或分析 值而来，核算的结果由软件计 算；,d、核算的腐蚀速率数据修正难度大，偏保守；e、核算的各参数大多数来自 本企业，同时也参照了其 它企业的分析数据，但不 完全反映现场的实际腐蚀 分析数据。,5、上述案例的几点说明,（1）除个别装置外，大多数装置目前材质不能完全满足装置设防值的防腐要求，需要采取材质升级措施或腐蚀监检测措施；（2）各装置目前采取一定的腐蚀监检测措施，对预防腐蚀问题的出现有一定的帮助，但针对设备的腐蚀监测做得较少，建议根据本次评估
33、结果增加一些定点测厚点；,6、案例总结,（3）本次研究主要针对高温部位工艺设备和管道，对设备接管和管道上小支管无法作全面的评估，需要企业核实这些部位的材质等级不低于设备本体或主管道材质；（4）一蒸馏和二焦化装置加注了高温缓蚀剂，但在进行理论腐蚀速率核算时，没有考虑高温缓蚀剂的影响，根据现场应用情况，高温缓蚀剂有不错的效果，但仍需要加强腐蚀监测，确保高温缓蚀剂保护的有效性；,6、案例总结,（5）部分装置的设备和管道使用时间较长，虽然核算理论腐蚀速率不高，但仍需要加强监控，根据使用情况及时更新；（6）在研究过程中，对装置物料中腐蚀介质含量的推算借鉴了装置目前的监测数据和其他同类型装置的数据，随着装
34、置原料的进一步劣质化，需要监控各物料中腐蚀杂质的含量；,6、案例总结,（7）高温泵的核算仅考虑了对泵壳体的核算，虽然部分泵材质偏低，但这些泵大都有备用泵，可以切出来进行维修，所以对装置设防值影响较小。装置加工原料设防值的研究，虽然从材质腐蚀角度对装置物料中硫和酸进行了核算，但这种研究仅限于高温部位，而低温部位的腐蚀突发性更强，除了硫和酸的影响，原料中还有其他杂质对设防也有影响，需要综合考虑。,6、案例总结,三、炼油装置设防值研究简介,四、炼油装置的腐蚀评价案例,四、炼油装置的腐蚀评价案例,某炼油厂最初按照加工轻质原油且总硫含量小于0.2%设计，随着国际原油价格不断上涨，企业面临的生存压力越来越
35、大。基于市场需求和经济效益的考虑，掺炼了部分含硫原油和高硫原油，如阿曼原油（硫含量为1.327%,酸值为0.44mgKOH/g）。,由于掺炼部分含硫和高硫原油后装置的腐蚀加重，特别是低温部位出现了比较严重的腐蚀，个别部位已腐蚀穿孔。急需了解装置对硫含量的承受能力以及加工高硫原油需要进行的材料升级和工艺防腐改进完善措施，因而开展加工高硫原油腐蚀性评价项目。,四、炼油装置的腐蚀评价案例,1 评价目标(1)对某炼油厂二蒸馏、催化裂化装置出现的腐蚀问题进行腐蚀原因分析并提出解决建议和方案。(2)某炼油厂二蒸馏、催化裂化装置目前的材质能否加工硫含量0.6的原油(掺炼后)，如材质达不到耐蚀能力则哪些部位需
36、要升级。,四、炼油装置的腐蚀评价案例,(3)某炼油厂二蒸馏、催化裂化装置若加工高硫原油应注意哪些事项。(4)针对某炼油厂的工艺防腐现状，给出电脱盐装置、三剂注入系统、注入点的改造方案建议和储运系统的腐蚀防护方案建议。,四、炼油装置的腐蚀评价案例,2 评价步骤(1)确定评价方案通过电子邮件、传真、电话等方式了解某炼油厂加工原油的情况、装置的腐蚀现状以及厂里急需解决的问题，在此基础上确定评价的基本方案。,四、炼油装置的腐蚀评价案例,(2)现场调研项目组成员对某炼油厂进行现场调研，重点调研二蒸馏、催化裂化装置重点腐蚀部位的腐蚀状况，收集有关资料，同现场技术人员一起研讨，分析腐蚀原因，研究腐蚀对策，并
37、向某炼油厂提出了初步解决方案。,四、炼油装置的腐蚀评价案例,(3)开展评估工作中石化股份有限公司青岛安全工程研究院依据现场调研的数据和资料展开评价工作，评价依据中国石油化工股份有限公司加工高含硫原油部分装置在用设备及管道选材指导意见、SH/T 30962001 加工高硫原油重点装置主要设备设计选材导则、SH/T31292002 加工高硫原油重点装置主要管道设计选材导则、SH 3059-2001 石油化工管道设计器材选用通则、McConomy曲线和API581标准以及现场的测厚数据、硫含量分析数据和操作条件以及专家的知识和经验。,四、炼油装置的腐蚀评价案例,(4)专家评审邀请有关中石化知名专家进
38、行加工高含硫原油常减压、催化裂化装置适应性评价项目结果的审核，项目评审会邀请了国内石油化工设备访腐蚀专家十六名。与会专家对评价报告提出了修改意见，同时对某炼油厂的长远发展提出了有益的建议，青岛安全工程研究院根据专家的讨论意见对评价报告进行了修改，形成最终报告。,四、炼油装置的腐蚀评价案例,四、炼油装置的腐蚀评价案例,(5)现场对接与培训 青岛安全工程研究院与某炼油厂的有关领导与工程技术人员就评估报告的详细内容进行了认真讨论，对操作性强的建议抓紧落实。此外，就炼油厂设备腐蚀与防护的基本知识、工艺防腐概述、油罐涂料+阴极保护原理和炼油厂设备腐蚀图例的有关内容进行了现场培训，增强了现场基层领导与技术
39、人员的专业技术水平。,四、炼油装置的腐蚀评价案例,3 评价内容及方法(1)材质对比依据中国石油化工股份有限公司加工高含硫原油部分装置在用设备及管道选材指导意见、SH/T 30962001 加工高硫原油重点装置主要设备设计选材导则、SH/T31292002 加工高硫原油重点装置主要管道设计选材导则将某炼油厂二蒸馏、催化裂化装置的在用材质与导则推荐材质进行对比，材质比较低的管线和设备应加强定点测厚，在适当的时候进行材质升级。,四、炼油装置的腐蚀评价案例,(2)理论腐蚀速率计算根据某炼油厂二蒸馏、催化裂化装置的侧线介质硫含量及温度，对操作温度大于200的管线依据McConomy曲线进行腐蚀速率计算，
40、对操作温度小于200的管线并且未作工艺防腐处理的则依据API581标准推算腐蚀速率。,四、炼油装置的腐蚀评价案例,(3)实际腐蚀速率计算根据某炼油厂提供的二蒸馏、催化裂化装置现场测厚数据计算实际腐蚀速率，并与理论腐蚀速率进行对比。,四、炼油装置的腐蚀评价案例,(4)最小承压壁厚的计算 根据管道的压力、温度和管径计算最小承压壁厚，当管道弯头和大小头的实测壁厚接近最小承压壁厚的1.2倍时，可考虑进行包焊处理。,四、炼油装置的腐蚀评价案例,(5)工艺防腐建议根据现场情况和专家的经验，给出电脱盐装置、三剂注入系统、注入点改造方案和储运系统的腐蚀防护方案。,四、炼油装置的腐蚀评价案例,4 评价结论与建议
41、某炼油厂目前存在的腐蚀问题主要表现在低温轻油部位，以电化学腐蚀为主，特别是常减压装置“三顶”冷凝冷却系统气液相变区腐蚀比较严重，这主要与电脱盐结构设计不合理、注入系统存在选型缺陷及注入点结构设计不合理有关，而与加工原油硫含量升高关系不大。建议进行这三部分的改造，通过改造可有效抑制“三顶”冷凝冷却系统的腐蚀。,四、炼油装置的腐蚀评价案例,根据理论腐蚀速率、实际腐蚀速率、最小承压壁厚的计算以及实际用材与推荐用材的对比，并结合专家多年从事高含硫原油加工防腐的经验，认为某炼油厂的常减压装置和催化裂化装置可以加工硫含量0.6%的原油。但在今后的生产操作上应注意以下几方面的问题：,四、炼油装置的腐蚀评价案
42、例,(1)蒸馏装置的初底油、常二中、常二线、减二线、减四线、减压渣油、减粘渣油管线部分弯头的实际腐蚀速率偏高，应加强超声波测厚监测，同时应增加直管段的定点测厚监测，尤其是顺着流向在弯头后约100mm范围的直管段要重点监测，以了解直管段的腐蚀状况。若测厚数据显示弯头的实际厚度接近最小承压壁厚的1.2倍时，建议进行包焊处理，以消除安全隐患。,四、炼油装置的腐蚀评价案例,(2)蒸馏装置的常三线部分管线温度为325，常四线部分管线温度为352，理论计算和实测腐蚀速率均较高，应加强弯头和直管段的测厚，增加测厚点。(3)蒸馏装置减三管线材质为20，且温度大于300，理论计算和实测腐蚀速率均较高,应加强弯头
43、和直管段的测厚，增加测厚点。同时考虑到蒸馏装置减三线原料进加氢裂化装置，为控制加氢裂化的铁离子，减少反应器床层压降上升，建议将减三线材质升级到304不锈钢。,四、炼油装置的腐蚀评价案例,(4)由于蒸馏装置初顶油气初凝区位于初顶油/原油316L板式换热器的某个区域，换热器中局部汽液两相区的Cl-浓度较高，由于316L不锈钢在高浓度Cl-湿环境中易发生应力腐蚀开裂，因此与会专家认为在设计上不建议使用奥氏体不锈钢，考虑到某炼油厂的初顶油/原油316L板式换热器已在用，建议加强监检测，控制好Cl含量，利用检修机会进行腐蚀检查，同时建议车间建立应急预案。,四、炼油装置的腐蚀评价案例,(5)馏装置初底油/
44、减渣换热器管束的材质为08Cr2AlMo，换热管外壁的理论腐蚀速率大于1mm/a，其寿命为2年左右，故在平时的运行中应注意监测，看管束是否泄漏，同时做好该管束的备料更换(管束材质要升级到满足SH/T 3096-2001的要求)。,四、炼油装置的腐蚀评价案例,(6)催化装置油浆管线和回炼油管线材质为20，且温度大于300，理论计算腐蚀速率较高，应增加测厚点。(7)催化装置的“H2S+HCN+H2O”型腐蚀环境常见于催化裂化装置的分馏塔、吸收塔、解吸塔、稳定塔顶管道以及催化富气管道。除了对于这些碳钢管道的选用，应注意用抗HIC材料之外，还应加强在线超声波测厚监测，及UT无损检测，以及时发现HB、S
45、SCC、HIC或SOHIC。,四、炼油装置的腐蚀评价案例,(8)目前某炼油厂在重点设备和管道的在线定点测厚方面做了大量的工作，通过监测也发现了一些安全隐患。但由于目前没有更好的腐蚀监测手段，为了更好地掌握装置的腐蚀状况，应进一步扩大设备管道的超声波测厚监测范围。,四、炼油装置的腐蚀评价案例,(9)常减压装置的“一脱三注”是控制低温部位腐蚀的有效手段，因此应加强“一脱三注”的管理。具体讲就是：进行破乳剂、中和缓蚀剂的性能评定，加强破乳剂、中和缓蚀剂的入厂检验，严格控制注水量和注氨量等。国内外炼油厂的大量实践证明：加强“一脱三注”管理可以有效抑制常减压装置塔顶冷凝冷却系统的腐蚀，保证装置的长周期安
46、全运转。,四、炼油装置的腐蚀评价案例,(10)根据经验：原油中的氮在催化裂化的反应条件下有大部分转化为氨，可提高催化裂化分馏系统和吸收稳定系统的PH值，起缓蚀作用，剩余的少部分转化为CN-,可引起腐蚀。因此在进行原油调配时，应同时考虑原油中氮的含量及转化规律，将氮含量控制在一定范围内，以减缓催化裂化分馏系统和吸收稳定系统的腐蚀。,四、炼油装置的腐蚀评价案例,5 评价效果(1)通过评价进行了现场腐蚀问题的原因分析，并结合现场情况给出了电脱盐装置、三剂注入系统、注入点的改造方案建议和储运系统的腐蚀防护方案建议，解决了现场的腐蚀问题。,四、炼油装置的腐蚀评价案例,(2)通过评价找出了现场设备和管道的
47、薄弱环节，对于存在安全隐患的弯头和大小头建议进行包焊处理，在检修时予以更换，对于腐蚀速率较大的管道建议加强监检测。,四、炼油装置的腐蚀评价案例,(3)通过评价以及专家评估提出了许多有益的建议，同时增强了某炼油厂各级领导和现场操作人员的设备防腐蚀意识，有利于提高某炼油厂的设备防腐蚀水平。,问题探讨,如何定量的预测装置材料寿命？可以从可靠性工程学的立场出发，把概率统计论用于腐蚀数据的处理，进而定量的预测。由于腐蚀现象在本质上具有概率的性质，所以用概率论的观点理解腐蚀现象，学术界仍在探讨。从延长设备的寿命及保护资源环境的立场出发，人们要求更加明确地了解材料的使用极限，强调比较正确地预测寿命的必要性。于是，用概率统计方法评价腐蚀现象的时机就应运而生。,从腐蚀的形态看，腐蚀现象可大致分为均匀腐蚀和局部腐蚀。对于均匀腐蚀，材料的寿命是指由腐蚀引起的材料的厚度均匀减少到允许厚度的时间。因而要预测寿命，只要知道均匀腐蚀速度及其与时间的依赖关系就可以了。均匀腐蚀属于平均值问题，与其相对，孔蚀、间隙腐蚀及应力腐蚀破裂等局部腐蚀就属于极值问题。,问题探讨,在局部腐蚀损伤中，最大的问题是如何预测其最大侵蚀量或者由此而导致的装置的最小寿命。软件极值分布腐蚀数据的统计处理,问题探讨,谢 谢！,真诚欢迎大家莅临青岛指导，,关键装置腐蚀调查及数据分析与评价,
