腐蚀在线监测系统在常减压蒸馏装置上的应用

李廷祥，胡 洋，赵 涛

(中国石油化工股份有限公司齐鲁分公司，山东 淄博 255434)

中国石油化工股份有限公司齐鲁分公司胜利炼油厂第Ⅳ套常减压蒸馏装置主要加工高硫高酸原油，加工能力为8 Mt/a，2010年3月底建成投产，2012年10月检修。在运行周期内，装置主要加工胜利油田高硫高酸原油，并掺炼第Ⅱ套常减压蒸馏装置拔头后的沙重、南帕斯凝析油等十几种原油，酸值在1.685 mgKOH/g左右，硫的质量分数在1.97%左右。因原油性质较差，装置运行过程中，多次发生腐蚀失效事故。2010年6月，常减压蒸馏装置常顶循环回流泵P104A的入口过滤器腐蚀断裂，自冲洗抽出短节发生泄漏;2011年4月，常顶挥发线抽出第一个弯头测厚过程中发现腐蚀减薄，厚度由原来的12 mm减薄为7.58 mm;2012年7月，常压塔第12层塔盘北侧受液槽处塔壁因腐蚀原因造成局部穿孔。由于第Ⅳ套常减压蒸馏装置设备腐蚀状况日益严重，于2011年8月31日在常顶空冷器和减顶冷却器部位安装了腐蚀在线监测系统。

1 腐蚀在线监测系统原理和特点

腐蚀在线监测系统采用电感式探针监测技术，也被称为磁阻式探针技术。基本原理是通过给一个线圈施加一个恒定的交变电流，使得线圈电感对金属敏感元件(试件)的厚度变化非常敏感，通过测量敏感元件因腐蚀而引起的阻抗微小的变化信号，换算成腐蚀速率。电感式腐蚀在线监测系统具有反应时间短(几分钟)、使用范围广(几乎所有的腐蚀介质)等特点，兼有电阻探针(ER)和线性极化探针(LPR)的优点[1-2]。

电感式探针适用于操作温度不大于240℃的环境。现场安装要求有一定的操作空间(一般需要2.5 m)，现场安装需牢固、可靠以免因探针发生震颤，影响其正常监测。现场监测位置选择腐蚀严重且具有代表性的部位。第Ⅳ套常减压蒸馏装置的监测位置主要选在常顶空冷器EA101A，B，E，F，L 和减顶冷却器 E144A，E145A 和 E146低温轻油部位。

2 腐蚀在线监测系统在装置上的应用

2.1 在常顶空冷器上的应用

常顶空冷器EA101A，B，E和L腐蚀监测趋势见图1。因受对比分析功能限制，EA101F未显示出。由图1可知，常顶空冷器腐蚀趋势基本一致，个别监测数据异常可能与电感探针试片表面有腐蚀产物所致，具体原因有待进一步考察。

图1 常顶空冷器电感探针监测腐蚀趋势Fig.1 Trend of corrosion measured by electric inductances in air-coolers at the top system of atmospheric tower

腐蚀挂片探针监测数据见表1。由表1可知，常顶空冷器EA101E和EA101G的平均腐蚀速率比EA101B和EA101L大得多。

表1 常顶试片探针监测数据Table1 Data measured by corrosion probes at the top system of atmospheric tower

造成这种现象的主要原因是常顶空冷器中物流分配不均匀。第Ⅳ套常减压蒸馏装置常顶有12台空冷器，每4台1组分为3组，其物流的分配是先一分二，然后再二分三。通过红外检测发现，常顶空冷器表面温度不同，远端空冷器表面温度明显高于排列在中间的空冷器的表面温度，这主要是由于介质偏流造成的。因空冷器管束内温度不同，腐蚀机理和腐蚀形态也各不相同，温度较低的空冷器更容易发生低温盐酸露点腐蚀和铵盐的垢下腐蚀，造成塔顶空冷器腐蚀速率不均匀。

腐蚀在线监测系统对常压塔顶系统的工艺防腐调整意义较大。通过腐蚀在线监控发现，空冷EA101E腐蚀速率由2011年9月16日的0.07 mm/a快速增加至2011年10月31日的0.17 mm/a，升高近2.43倍。腐蚀速率快速增加的原因是由于中和剂效果较差，致使油气介质的pH值偏低所致。通过采取调节中和剂注入量的措施，使腐蚀逐步得到了控制，腐蚀速率一般为0.02 mm/a左右。

2.2 在减顶冷却器上的应用

减顶冷却器E114A，145A和146腐蚀监测趋势对比见图2。由图2可知，减顶冷却器腐蚀大小不一，这同样与工艺介质分配有关。由于一级冷却器油气中的腐蚀介质较多，腐蚀略大，随着油气介质温度的降低，腐蚀介质大多被冷凝、中和，腐蚀逐渐减小。所以呈现出E144A腐蚀较重，E145A次之，E146介质是一、二级合流，腐蚀居中。

图2 减顶冷却器监测腐蚀趋势Fig.2 Trend of corrosion of coolers at the top system of vacuum tower

2012年7月4日常压塔腐蚀泄漏处理后，减顶冷却器E144A的腐蚀速率急剧增加，腐蚀速率由2012年7月8日前的0.085 mm/a上升到2012年7月31日1.000 mm/a，增加近11.76倍，瞬时腐蚀速率达8.000 mm/a以上。造成其腐蚀的主要原因是减顶生产工艺改为B列运转，A列停运，注剂改注到B列冷却器，而A列系统中残存的腐蚀介质没有得到继续中和，致使其腐蚀急剧上升。经生产单位进行调整，设备腐蚀得到了控制。通常认为设备在停运中，因腐蚀介质减少腐蚀会降低。但通过在线腐蚀监测系统发现，装置停工检修过程中设备也会继续腐蚀。以E144A为例，腐蚀速率由2012年9月19日前的0.141 mm/a上升到2012年10月10日0.889 mm/a，增加近6.30倍。所以生产装置在设备停运过程中应该进行吹扫置换烘干，避免腐蚀继续发生。

3 建议开展的工作

(1)为了便于操作人员实时了解装置腐蚀动态，应将腐蚀速度监控结果引入DCS，当腐蚀速率超标时进行报警，以便于岗位人员及时调整工艺防腐蚀操作，降低设备的腐蚀。

(2)为了使获得的监测数据更加具有可靠性，应对监测数据的离群值进行回归处理，以消除干扰因素对监测数据的影响。

(3)现电感探针结构为法兰连接型式，安装不便，建议将其结构改为丝扣连接，使探针的现场维护和更换更为方便。

4 结论

经过近一年多的连续运行，腐蚀在线监测系统达到了相关的技术要求:实现了电感探针在线自动腐蚀监测及检测数据局域网实时传输，使被测设备的腐蚀趋势一目了然，设备腐蚀检测工作变得更加迅速、便捷、直观，为指导生产、调整操作以及设备腐蚀与防护提供了可靠的监测数据，为企业的设备长周期安全运转和提高经济效益奠定了坚实的基础。

[1]孔祥军，马玲，李磊，等.炼油行业设备腐蚀监测技术现状[J]. 炼油与化工，2010，21(2):32-35.

[2]郑丽群.电阻探针实时监测数据的误差分析与处理[J].石油化工腐蚀与防护，2010，27(2):31-34.