近年來,隨著我國乙烯行業(yè)市場需求的不斷擴(kuò)大以及裝置的不斷新建,我國乙烯行業(yè)迎來一個新的發(fā)展機(jī)遇。乙烯裝置生產(chǎn)流程長,集高溫、高壓、深冷等多種苛刻條件于一體,并具有裂解原料構(gòu)成多樣、介質(zhì)易燃易爆且有毒、控制變量多且關(guān)聯(lián)性強(qiáng)等技術(shù)難點(diǎn),乙烯裂解裝置的腐蝕問題也成為影響經(jīng)濟(jì)效益的重要因素。
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腐蝕情況
1.1 腐蝕問題
乙烯裂解的腐蝕主要是超溫結(jié)焦引起的爐管高溫滲碳;高速物料的沖刷腐蝕;原料裂解氣中含有的酸性氣體H2S、CO2及有少量有機(jī)硫化物CS2、硫醇等的腐蝕;工藝水中CO2、H2S等酸性物質(zhì)的腐蝕;堿腐蝕;清焦與開車過程引起的溫差及熱變應(yīng)力腐蝕;超低溫引起的材質(zhì)失效腐蝕;高溫氧化腐蝕及高溫下的熱疲勞等。其中以爐管滲碳最為常見,且危害最大,水的腐蝕次之。主要腐蝕介質(zhì)是氫、硫化氫、二氧化碳、有機(jī)酸、氫氧化鈉等。
1.2 腐蝕易發(fā)生部位
1.3 腐蝕監(jiān)測情況
某裂解裝置,通過采取工藝防腐與材質(zhì)升級相結(jié)合的防護(hù)措施,有效減緩了腐蝕,但仍未完全控制住系統(tǒng)的腐蝕。根據(jù)目前的監(jiān)測情況,急冷單元的工藝水系統(tǒng)、壓縮機(jī)段間系統(tǒng)、汽油加氫單元的脫戊烷塔塔頂冷凝冷卻系統(tǒng)的pH值和鐵離子含量波動較大(如圖1~3所示),壓縮和加氫管線有明顯的減薄,表明系統(tǒng)仍然存在較重的腐蝕。
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采取的腐蝕防護(hù)措施
2.1 工藝防腐
由于油冷塔來的裂解氣中含有二氧化碳、硫化物等酸性氣體。為防止急冷水系統(tǒng)發(fā)生腐蝕,在油冷塔頂出口氣體管上加入NH4OH,以保持急冷水的pH值8~9。
在水冷過程中,為防止工藝水汽提塔的腐蝕,在工藝水進(jìn)料中加入堿液,在塔頂氣體中加緩蝕劑。其中堿液的加入量隨裂解爐開爐臺數(shù)的不同及要求堿在工藝水中濃度的不同而變化。
在乙烯壓縮工段中,為防止聚合物聚集粘附到葉輪、隔板、機(jī)殼流道和密封處,影響壓縮機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn),國內(nèi)多數(shù)乙烯裝置采用注水方式,降低壓縮機(jī)各段裂解氣的排出溫度,緩解結(jié)焦現(xiàn)象。
汽油加氫系統(tǒng)的脫戊烷塔塔頂冷凝冷卻系統(tǒng),含酸性介質(zhì),pH值較低,腐蝕嚴(yán)重,通常采用投加緩蝕劑,以減輕系統(tǒng)腐蝕。
2.2 材質(zhì)防腐
裂解爐的選材是按照原料和流程特點(diǎn),各部位的損傷特點(diǎn),裝置運(yùn)行周期要求等合理選材(如:輻射爐管根據(jù)可能達(dá)到的最高壁溫選擇HK40或HP40)。
對于高溫高壓臨氫系統(tǒng),裝置的選材按最新版Nelson曲線進(jìn)行,保證耐氫腐蝕性能。生產(chǎn)中防止超溫,檢修期間進(jìn)行金相組織檢驗(yàn),根據(jù)檢驗(yàn)結(jié)果采取合理措施。
對于裂解氣廢熱鍋爐出口到初餾塔之間的設(shè)備和管道,在240℃以上的部位,易發(fā)生高溫H2S/H2失效模式,通常根據(jù)couper曲線選材碳鋼、鉻鉬鋼或不銹鋼。
采用特殊處理和新型的涂料也可取得很好的效果。原料儲罐內(nèi)壁采用涂料防腐;急冷水系統(tǒng)的凝液貯槽內(nèi)壁增加了環(huán)氧玻璃襯層后,解決了設(shè)備的腐蝕問題。
2.3 腐蝕監(jiān)檢測
某公司綜合考慮裝置的腐蝕介質(zhì)、裝置的工藝特點(diǎn)及設(shè)備與管線材質(zhì)狀況,建立了腐蝕監(jiān)測體系及腐蝕評價技術(shù)。通過在急冷水、壓縮和加氫系統(tǒng)等6處采取了工藝?yán)淠g介質(zhì)監(jiān)測;在加氫單元和裂解單元的3個點(diǎn)采用了旁路釜掛片腐蝕監(jiān)測;在急冷水、壓縮和加氫系統(tǒng)加裝了6條在線腐蝕監(jiān)測探針;每年對裝置易腐蝕管線進(jìn)行定點(diǎn)測厚以及在停工期間進(jìn)行設(shè)備腐蝕調(diào)查和裝置腐蝕評價;并對所有腐蝕監(jiān)測數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化管理,建立了腐蝕數(shù)據(jù)庫管理評價系統(tǒng)。建立了多種監(jiān)測技術(shù)優(yōu)化集成的短、中、長期腐蝕監(jiān)測體系,及時發(fā)現(xiàn)各設(shè)備及管線的腐蝕狀況及腐蝕隱患,實(shí)現(xiàn)了裝置易腐蝕部位的全面監(jiān)控。
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存在的問題及建議
3.1 工藝操作方面
乙烯裂解裝置的腐蝕以爐管滲碳最常見,且危害最大。滲碳多發(fā)生于裂解爐輻射段出口爐管、焊口周圍及彎頭部分,溫度最高區(qū)域、有缺陷或出現(xiàn)局部過熱點(diǎn)的部位。因此必須嚴(yán)格工藝運(yùn)行操作管理,防止超溫、超壓和超負(fù)荷。
運(yùn)行中對高溫(溫度大于450℃)部位設(shè)備和管線要定期進(jìn)行變形和損傷檢查,并對爐管支吊架和導(dǎo)向管進(jìn)行檢查,發(fā)現(xiàn)問題及時修復(fù)。對腐蝕重點(diǎn)部位(轉(zhuǎn)化氣露點(diǎn)部位等)定期進(jìn)行測厚檢查。
檢修中要做好腐蝕調(diào)查工作,對設(shè)備和管道的腐蝕狀況進(jìn)行全面檢查;對爐管進(jìn)行變形、滲碳損傷和裂紋情況進(jìn)行檢查;利用力學(xué)計(jì)算和金相分析等手段分析高溫設(shè)備的損傷狀況,預(yù)測其使用壽命,做好應(yīng)對措施。
3.2 工藝防腐工作
目前,各地區(qū)裝置采取了注堿、注緩蝕劑等工藝防腐措施,但還存在助劑添加時工藝波動較大等問題。因此,一是要關(guān)注助劑的更新;二是要確定助劑的合適的注入部位、注入量和優(yōu)化助劑添加工藝,如通過在線監(jiān)測pH值及腐蝕速率監(jiān)測等手段,實(shí)現(xiàn)助劑自動添加,提高助劑的使用效果,最大限度地減輕系統(tǒng)腐蝕。
3.3 建立健全腐蝕監(jiān)測體系
目前多數(shù)石化企業(yè)都采用了多樣化的腐蝕監(jiān)測技術(shù),但由于腐蝕本身的特殊性、復(fù)雜性,需要建立合適的腐蝕監(jiān)測體系并不斷優(yōu)化。一是及時更新腐蝕監(jiān)測技術(shù),提高智能化水平;二是建立合理、有效、覆蓋全裝置重點(diǎn)易腐蝕部位的腐蝕監(jiān)測系統(tǒng);三是加強(qiáng)對腐蝕監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析、處理和綜合管理。
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