在线腐蚀监测系统在常减压蒸馏装置的应用

况成承，张黎明，王晓猛

(中国石油化工股份有限公司洛阳分公司，河南洛阳471012)

某石化企业在2008年对常减压蒸馏装置进行扩能及适应性改造，使装置原油加工能力达到了8 Mt/a。2011年在全厂停工大检修，但是原油加工量依然为8 Mt/a，处于满负荷状态。常减压蒸馏装置是炼油的龙头装置，也是设备腐蚀最严重的部位，增强对常减压蒸馏装置腐蚀部位的防腐蚀保护是保证炼油厂长周期正常运行的重要保证。

近年来，随着该企业加工原油高酸高硫劣质化情况不断加剧，设备的腐蚀状况面临巨大挑战。常减压蒸馏装置的腐蚀主要集中于低温轻油部位和高温重油部位。其中低温轻油部位主要为H2S-HCl-H2O环境腐蚀，其腐蚀形貌多种多样，其中碳钢为均匀腐蚀、坑蚀;Cr13为点蚀;18-8不锈钢为应力腐蚀。此类腐蚀易发部位包括:初馏塔、常减压蒸馏塔的上部、塔顶管线和三顶冷却系统中。高温重油部位的腐蚀主要由高酸值和含硫原油引起的，主要有高温硫和高温环烷酸的腐蚀。其腐蚀环境为S-H2S-RCOOH。腐蚀形貌为:管线减薄穿孔、点蚀、冲蚀。此类腐蚀在常减压中的主要发生部位包括:塔内填料和塔盘、加热炉炉管、转油线、塔的循环回流、常减压塔底渣油泵体、叶轮和泵出口管线等。

该企业常减压蒸馏装置为更有效地配合装置的“一脱三注”工艺防腐，在2011停工大检修期间增上腐蚀在线监测系统，并完成19个监测点的数据采集和传输系统。

1 常减压蒸馏装置腐蚀在线监测系统的建立

该企业8 Mt/a常减压蒸馏装置在线监测系统于2011年9月1日至10月10日停工大检修期间在初馏系统、常压系统和减压系统共安装10套低温电感探针，6套高温电感探针和3套pH值探针。

腐蚀监测系统的构成:(1)电感探针;(2)现场腐蚀数据采送器;(3)数据采集转化模块;4)上位机及腐蚀管理决策系统软件。腐蚀在线监测系统布线原理见图1，探针安装部位见表1。

1.1 电感探针

目前，生产装置常用的设备腐蚀在线监测技术有:电化学探针、电阻探针和电感探针，各自特点比较见表2。

综合来说，电化学探针仅适用连续电解质，常应用于工业水系统;而电感探针灵敏度高、温度影响系数小、适用于所有介质，是目前应用最广泛的监测方法，也是本装置采用的主要检测方法。本装置采用的电感探针测量元件见图2。

平面元件探针适用于管壁腐蚀状态的监测，其探针的安装后测量金属原件与管壁并行，其经受介质流动方向与管壁一致，避免了管状元件探针与管壁流动方向不一致而影响测量精度。

腐蚀探针根据安装方式可以分为:拆卸式和固定式两种，本系统主要采用可带压拆卸式探针，其现场安装结构如图3所示。

图1 腐蚀在线监测系统布线原理示意Fig.1 Corrosion online monitoring system wiring principle diagram

表1 腐蚀监测系统现场探针分布Table 1 Distribution of probe for corrosion monitoring system

表2 腐蚀在线监测技术比较Table 2 Comparison of corrosion online monitoring technology

图2 平面元件探针外形Fig.2 Figure shape of probe plane element

图3 可带压拆装式腐蚀探针安装示意Fig.3 Install schematic diagram of the mounting type corrosion probes

1.2 现场数据采送器

采送器的功能是产生交流电信号激励探针测量线圈，将感应到的变化量转换为可处理可传送的数字信号，并通过RS485现场总线传送到数据采集转换模块，再传输到上位机。

1.3 数据采集转换模块

数据采集转换模块是腐蚀监测数据转换器，通过数据采集转换模块中的RS485转换接口实现采送器与上位机之间的现场数据通讯(不超过1 200 m)，同时该模块中的电源转换器还为采送器供电(24 V)。数据采集转换模块最多同时支持32路采送器的接入。由于数据采集转换模块安装在企业安全区的监测监控室，因此，无需防爆防尘特殊设计要求。

1.4 腐蚀在线监测上位机

上位机可采用可靠性较高的工控机，也可以采用普通的PC机代替，一般每一台生产装置配置一台上位机，以提高腐蚀在线监测的可靠性。上位机安装一个或多个数据采集装换模块实现数据采集。同时，上位机安装有现场监控软件以实现:(1)各点监测的组态;(2)监测数据的存储;(3)监测数据的展示。通过多点实时在线监测，获得生产过程中各流程腐蚀状况，随后数据汇总到生产车间，根据反馈数据调整生产工艺，如调整塔顶注水、注氨、注缓蚀剂的周期或注入量，选择减缓设备腐蚀的最佳工艺。此外也可根据积累的大量数据评估设备的使用寿命。

2 腐蚀在线监测系统的应用

2012年10月初馏塔和常压塔塔顶空冷器入口总线的在线腐蚀监测曲线分别见图4和图5。由图4和图5可知，当月腐蚀损耗呈缓慢上升趋势。通常，初常顶空冷管线出现的腐蚀加剧与原油性质以及一脱三注有直接关系。从原油种类及性质考虑，该月常减压蒸馏装置加工原油品种有中原原油、中原内蒙古原油、石油集团二连原油、塔河混合原油、沙特中质油、沙特重质油、塔木察格原油、伊朗重油，原油种类较多，品质复杂。其中塔河混合原油掺炼比例较大，加工量约为45 kt，导致原油含盐难以脱除，当月加工原油性质分析见表3。由表3可知本月脱后含盐超标9次，原油酸值超标2次，原油中硫的质量分数平均较上月有所升高，均值为1.25%，已逼近装置设计值1.5%。图6为减压塔底泵出口管线在线腐蚀监测曲线。由图6可知，当月腐蚀损耗总体较平稳，但10月腐蚀损耗突然加重，其腐蚀主要是由高温硫腐蚀引起，对比当月原油硫含量分析可知，当日加工原油的硫质量分数为当月最大值1.34%，导致腐蚀加重，其后由于原油性质稳定，渐趋平稳，原油性质分析结果和腐蚀在线监测曲线变化是吻合的。根据当月在线腐蚀监测曲线，车间进行了电脱盐技术攻关，调整了一脱三注工艺操作，减缓了腐蚀损耗的加重。三塔塔顶切水水质分析见表4。由分析结果可知，10月三塔切水铁离子质量浓度均值分别为0.62，0.62和0.65 mg/L，较9月份略有增大，但仍控制在厂控指标之内(不超过3 mg/L)，三塔切水pH值分别为6.6，7.3和6.7，也仍控制在厂控指标之内(6～9)，总体防腐蚀情况良好。

图4 初馏塔塔顶空冷器入口总线在线腐蚀监测Fig.4 Primary tower air cooler inlet bus on-line corrosion monitoring curves

表3 常减压原料分析数据Table 3 Analysis data of atmospheric and vacuum raw material

图5 常压塔塔顶空冷器入口总线在线腐蚀监测曲线Fig.5 Atmospheric tower air cooler inlet bus on-line corrosion monitoring curves

图6 减压塔底泵出口管线在线腐蚀监测曲线Fig.6 Residuum pump of decompression tower export pipeline on-line corrosion monitoring curves

表4 三塔塔顶切水分析Table 4 Analysis of the tower water mg/L

3 结语

通过对常减压蒸馏装置在线腐蚀监测系统监测曲线和实时原油性质分析结果显示，两者是吻合的。在线腐蚀监测系统可以有效地监控装置设备的腐蚀情况，根据腐蚀曲线的异常变化，进行及时的原油掺炼比例调整和常减压蒸馏装置工艺参数调整，可以有效减缓装置设备腐蚀，对设备腐蚀起到预防作用，有效延长装置的安全平稳运行时间。