劉 藝

(中國(guó)石化股份有限公司鎮(zhèn)海煉化分公司，浙江 寧波 315207)

煉油裝置在生產(chǎn)能力一定的情況下，長(zhǎng)周期運(yùn)行是煉油裝置降低生產(chǎn)成本、提高效益的主要途徑之一，也是節(jié)約檢修費(fèi)用、減少檢修安全的有效措施，是煉油裝置技術(shù)發(fā)展的主要方向［1］。

某公司第三套常減壓裝置(以下簡(jiǎn)稱(chēng)Ⅲ常)建于1999 年，設(shè)計(jì)加工阿拉伯輕質(zhì)原油，加工能力為8 Mt/a。2001 年以伊朗輕油為設(shè)計(jì)油種，進(jìn)行擴(kuò)能改造，實(shí)際加工能力達(dá)到了9 Mt/a。2003年起，Ⅲ常裝置已實(shí)現(xiàn)三年一修，但與國(guó)外常減壓裝置4～5 a 運(yùn)行周期相比仍有較大差距。

1 影響常減壓蒸餾長(zhǎng)周期運(yùn)行的因素

經(jīng)分析，造成Ⅲ常裝置非計(jì)劃停工及影響裝置安全運(yùn)行的因素，主要為初餾塔塔盤(pán)堵塞、高溫硫腐蝕、塔頂?shù)蜏馗g和機(jī)泵故障等方面。

1.1 加工原油劣質(zhì)化

Ⅲ常裝置設(shè)計(jì)加工中東高硫低酸原油，要求原油指標(biāo)為硫質(zhì)量分?jǐn)?shù) 不大于3%、酸值不大于0.5 mgKOH/g。2006 年以前，Ⅲ常加工的伊朗輕油、烏拉爾、科威特等原油油性較好。為降低原油加工成本，2006 年11 月開(kāi)始，Ⅲ常加工高酸重質(zhì)油(達(dá)混)，加工達(dá)混油取得較好的經(jīng)濟(jì)效益后，高酸重質(zhì)原油的加工種類(lèi)越來(lái)越多，加工比例也逐步提高，2008 年高酸重質(zhì)原油的加工比例達(dá)到了21.85%。2010 年起，公司石腦油資源不足，為平衡石腦油，Ⅲ常開(kāi)始加工凝析油，高酸重質(zhì)油加工量仍維持較高的水平。2006—2012 年Ⅲ常加工原油情況見(jiàn)表1。

表1 2006—2012 年Ⅲ常加工原油情況

表1 數(shù)據(jù)中原油酸值間斷超控制指標(biāo)，增加了高溫部位發(fā)生環(huán)烷酸腐蝕的機(jī)率。同時(shí)加工高酸重質(zhì)油和凝析油，使進(jìn)裝置混合原油的餾程分布發(fā)生較大變化，造成常壓塔低負(fù)荷運(yùn)行，而輕烴系統(tǒng)、減壓系統(tǒng)超負(fù)荷運(yùn)行，增加了裝置運(yùn)行的不安全因素。

1.2 塔頂?shù)蜏馗g

常減壓蒸餾裝置低溫部位的腐蝕介質(zhì)主要是HCl-H2S-H2O，腐蝕部位為初餾塔、常壓塔和減壓塔頂部的冷凝冷卻系統(tǒng)。另外，部分原油中有機(jī)氯含量高，有機(jī)氯經(jīng)加熱爐高溫分解產(chǎn)生的氯化氫在塔頂聚集，加劇了塔頂腐蝕。Ⅲ常裝置塔頂?shù)蜏馗g主要集中在常壓塔頂和減壓塔頂。

(1)常壓塔頂系統(tǒng)。Ⅲ常常壓塔頂管線、換熱器材質(zhì)設(shè)計(jì)均選用碳鋼。常頂系統(tǒng)的腐蝕非常嚴(yán)重，原油/常頂油氣換熱器腐蝕泄漏頻繁，運(yùn)行初期一年半內(nèi)泄漏23 次。經(jīng)優(yōu)化電脫鹽操作降低脫后原油含鹽、完善塔頂三注等工藝防腐，改進(jìn)常頂換熱器的設(shè)備結(jié)構(gòu)，增加在線腐蝕監(jiān)控等措施，2008 年常頂油氣換熱器使用壽命提高到30個(gè)月［2］，與四年一修的長(zhǎng)周期運(yùn)行仍有一定差距。常頂換熱器位置在標(biāo)高27 m 的平臺(tái)，檢修更換管束作業(yè)的安全風(fēng)險(xiǎn)大。

(2)減壓塔頂系統(tǒng)。減壓塔頂抽真空系統(tǒng)水冷器WC102 管束材質(zhì)設(shè)計(jì)選用2205 雙相鋼，具有較強(qiáng)的抗氯化物腐蝕能力［3］，管板材質(zhì)選用16MnR +2205、殼體材質(zhì)選用16MnR 碳鋼。以前檢修未發(fā)現(xiàn)管束腐蝕，2009 年發(fā)現(xiàn)WC102管束焊縫處腐蝕穿孔嚴(yán)重，管板和筒體有腐蝕凹坑。主要原因是2006 年起加工原油劣質(zhì)化，原油中有機(jī)氯含量增加，減頂氯離子含量高，減頂污水氯離子質(zhì)量濃度從2006 年的51 mg/L(不大于30 mg/L 比例為52.6%)上升至2011年的98 mg/L(不大于30 mg/L 比例0%)，增加了減頂腐蝕速率。

(3)電脫鹽系統(tǒng)。Ⅲ常設(shè)計(jì)時(shí)采用美國(guó)Baker-Petrolite 公司的高速電脫鹽專(zhuān)利技術(shù)，使用兩臺(tái)φ3 600 mm×19 560 mm 二級(jí)電脫鹽罐串聯(lián)。2009 年6 月起，Ⅲ常裝置因加工原油性質(zhì)變差引起電脫鹽系統(tǒng)脫鹽效率下降，脫后含鹽無(wú)法穩(wěn)定達(dá)到不大于3 mg/L 的工藝防腐指標(biāo)要求［4］，不利于塔頂?shù)蜏胤栏?/p>

1.3 高溫重油部位硫腐蝕

2011 年6 月，Ⅲ常裝置渣油第一臺(tái)換熱器E118A 殼程筒體腐蝕穿孔，高溫渣油泄漏，威脅了裝置安全運(yùn)行。隨后對(duì)渣油、洗滌油、減三線蠟油等高溫重油部位的換熱器殼程筒體檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)換熱器熱源入口處筒體、接管均勻減薄嚴(yán)重，介質(zhì)管線無(wú)腐蝕減薄。

引起該部位腐蝕的原因，主要是高溫重油換熱器殼程筒體設(shè)計(jì)選用材質(zhì)偏低。Ⅲ常裝置按高硫低酸油設(shè)計(jì)(原油硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.7%)，250 ℃以上工藝管線、換熱器管束設(shè)計(jì)采用0Cr18Ni10Ti不銹鋼，但換熱器殼體選材為16MnR 碳鋼、殼程本體接管為20 號(hào)碳鋼。換熱器殼體選材偏低使該部位存在高溫硫腐蝕［3］1171-1185，是引起250 ℃以上渣油、蠟油、洗滌油換熱器筒體、接管均勻腐蝕減薄的主要原因。

1.4 初餾塔塔盤(pán)結(jié)垢

Ⅲ常裝置連續(xù)兩個(gè)運(yùn)行周期共出現(xiàn)4 次初餾塔壓降升高、塔頂石腦油產(chǎn)品餾程無(wú)法控制的問(wèn)題，因初餾塔無(wú)跨線、無(wú)法單獨(dú)切出，在操作調(diào)整無(wú)明顯效果后，只能采取裝置停工處理初餾塔，直接影響了裝置高負(fù)荷、長(zhǎng)周期運(yùn)行。2008 年3 月第一次停工處理初餾塔壓降高時(shí)，經(jīng)蒸塔、洗塔后的初餾塔塔盤(pán)、受夜盤(pán)等塔內(nèi)件上無(wú)明顯垢物，只在最下一層塔盤(pán)、受夜盤(pán)內(nèi)有少量垢物，而洗塔過(guò)程中有大量的黑顆粒被洗塔水帶出?；?yàn)分析相關(guān)垢物的組成如表2。

表2 初餾塔塔盤(pán)上的垢物分析結(jié)果 w，%

從表2 數(shù)據(jù)及日常原油泵入口過(guò)濾器拆清有大量油泥的情況，判斷垢物主要來(lái)自原油中夾帶的油泥，少量來(lái)自初餾塔頂系統(tǒng)低溫腐蝕產(chǎn)生的FeS 等被回流帶入塔內(nèi)。原油在罐區(qū)的沉降時(shí)間短(1 d 內(nèi))，水質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到不大于1%控制指標(biāo)后就供裝置，油泥等雜質(zhì)無(wú)法有效脫除;原油進(jìn)裝置后在電脫鹽罐中停留時(shí)間僅15 min，大部分油泥無(wú)法在電脫鹽罐中沉降脫除，進(jìn)入初餾塔后被氣相攜帶至塔盤(pán)，垢物在塔盤(pán)、受夜盤(pán)上積累使塔盤(pán)上液層厚度逐漸增加，嚴(yán)重時(shí)引起塔內(nèi)霧沫夾帶嚴(yán)重，塔頂石腦油產(chǎn)品質(zhì)量無(wú)法調(diào)節(jié)。

1.5 高溫油泵故障

高溫油泵輸送介質(zhì)溫度在200 ℃以上，尤其是介質(zhì)溫度大于或等于自燃點(diǎn)的離心泵，這類(lèi)介質(zhì)一旦泄漏在常壓下會(huì)自然著火［5］。高溫油泵是常減壓裝置最重要的動(dòng)設(shè)備，Ⅲ常裝置高溫油泵主要有閃蒸塔底泵、常壓渣油泵、常三線柴油泵、減壓蠟油泵、減四線泵、減壓渣油泵。

Ⅲ常高溫油泵在運(yùn)行中主要存在以下問(wèn)題:(1)機(jī)泵密封均選用帶外沖洗油的普通雙端面機(jī)械密封，密封運(yùn)行可靠性差。上運(yùn)行周期，Ⅲ常裝置發(fā)生了減二線蠟油泵密封突然裂開(kāi)、減壓渣油泵密封多次泄漏的異常工況。(2)受加工原油油性變化和加工負(fù)荷的調(diào)整，機(jī)泵實(shí)際流量偏離該泵的最佳工作區(qū)較遠(yuǎn)，設(shè)計(jì)時(shí)高溫油泵型選用標(biāo)準(zhǔn)低，7 臺(tái)高溫油泵振動(dòng)長(zhǎng)期在C 區(qū)。

2 對(duì)策措施

對(duì)上述影響Ⅲ常裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行因素，利用2012 年檢修機(jī)會(huì)、實(shí)施了提高本質(zhì)安全的措施，確保裝置運(yùn)行安全平穩(wěn)，實(shí)現(xiàn)四年一修的長(zhǎng)周期目標(biāo)。

2.1 優(yōu)化原油加工方案

針對(duì)加工原油種類(lèi)多、劣質(zhì)化程度高的情況，加強(qiáng)與生產(chǎn)計(jì)劃聯(lián)系，嚴(yán)格控制進(jìn)裝置原油酸值、硫含量等指標(biāo)，換油后及時(shí)增加化驗(yàn)分析，出現(xiàn)酸值超指標(biāo)時(shí)聯(lián)系調(diào)度立即降低高酸油摻煉比例，確保原油指標(biāo)合格。發(fā)揮公司原油調(diào)和系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，優(yōu)化高酸重質(zhì)油、凝析油加工比例，合理匹配加工油種，使混合后原油的餾程分布更加合理，避免裝置局部系統(tǒng)超負(fù)荷運(yùn)行的情況。

2.2 完善塔頂?shù)蜏胤栏O(shè)施

(1)工藝防腐優(yōu)化。為進(jìn)一步提高常壓塔頂?shù)蜏胤栏Ч?，增加了脫后原油注堿［6］，通過(guò)在脫后原油中注入少量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%的NaOH(NaOH 占原油比例為2.5～3.0 mg/kg)，提前中和原油分解的氯離子，降低常壓塔頂污水中氯離子含量，同時(shí)增加了塔頂污水在線pH 值分析儀，提高常壓塔頂污水pH 值控制的穩(wěn)定性。為解決電脫鹽效果差的問(wèn)題，2014 年新增加了一臺(tái)電脫鹽罐，與原二級(jí)高速電脫鹽罐串聯(lián)形成三級(jí)電脫鹽，脫后原油含鹽不大于3 mg/L 的合格率提高至95%以上。加強(qiáng)對(duì)三頂系統(tǒng)注胺、注水、注緩蝕劑的優(yōu)化調(diào)節(jié)，提高塔頂工藝防腐效果。

(2)設(shè)備防腐優(yōu)化。為滿足裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行要求，對(duì)塔頂部位設(shè)備材質(zhì)進(jìn)行升級(jí)。(1)參考全焊接板式換熱器在公司Ⅰ常常頂?shù)膽?yīng)用效果，2012年將常壓塔頂8 臺(tái)U 型管換熱器更換為4 臺(tái)全焊接板式換熱器。(2)對(duì)減壓塔頂增壓器后冷器WC102 進(jìn)行整體更換，管束材質(zhì)仍選用2205 雙相鋼，計(jì)劃對(duì)管束進(jìn)行壽命管理、檢修時(shí)定期更換。管板、殼程筒體主材選用12 mm 厚的Q345R 碳鋼、內(nèi)襯3 mm 厚的06Cr13Al 復(fù)合層，通過(guò)殼程筒體材質(zhì)升級(jí)來(lái)應(yīng)對(duì)減頂系統(tǒng)的低溫氯離子腐蝕。

2.3 材質(zhì)升級(jí)應(yīng)對(duì)高溫硫腐蝕

在高溫部位選擇合適的防腐材料是解決高溫環(huán)烷酸及硫腐蝕最有效的方法［3］1171-1185。針對(duì)Ⅲ常裝置渣油、蠟油、洗滌油換熱器筒體、接管存在高溫硫腐蝕的情況，2012 年檢修時(shí)更換了250 ℃以上換熱器殼程筒體、接管、大帽，并對(duì)材質(zhì)升級(jí)，更新后的換熱器殼程筒體、接管等主材選用22 mm 厚Q345R、內(nèi)襯3 mm 厚0Cr18Ni10Ti 復(fù)合層，滿足高溫部位防腐要求。

2.4 初餾塔增加跨線

為解決Ⅲ常裝置前兩個(gè)運(yùn)行周期中初餾塔壓降高影響長(zhǎng)周期運(yùn)行的問(wèn)題，對(duì)初餾塔系統(tǒng)增加跨線、完善洗塔設(shè)施，使裝置運(yùn)行期間可以將初餾塔單獨(dú)切出處理，解決了初餾塔全塔壓降高、塔頂石腦油質(zhì)量無(wú)法控制的問(wèn)題。2013 年3 月初餾塔再次出現(xiàn)壓降高的異常情況，通過(guò)裝置低負(fù)荷運(yùn)行將初餾塔切出蒸塔、水洗，全過(guò)程只需24 h，效果較好。

2.5 高溫機(jī)泵雙密封改造

為提高Ⅲ常裝置高溫油泵運(yùn)行可靠性，采取了以下措施:(1)將200 ℃以上的高溫油泵密封均改造為串級(jí)機(jī)械密封，密封沖洗方式采用PLAN32 +53A［5］28-31。(2)更新運(yùn)行工況不佳的機(jī)泵，對(duì)減壓渣油泵、常三線柴油泵等進(jìn)行整體更換，并采用了串級(jí)密封。(3)分析高溫油泵振動(dòng)超標(biāo)的原因，采取針對(duì)性措施，消除了7 臺(tái)長(zhǎng)期在C 區(qū)運(yùn)行的高溫油泵。通過(guò)采取以上措施，高溫油泵的安全運(yùn)行可靠性大幅提高，為裝置長(zhǎng)周期安全運(yùn)行提供支持。

2.6 提高技術(shù)管理水平

技術(shù)管理水平的高低直接影響到裝置運(yùn)行的安全、績(jī)效、長(zhǎng)周期等指標(biāo)。平穩(wěn)是常減壓蒸餾裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行的基礎(chǔ)，要嚴(yán)格控制裝置日常非計(jì)劃作業(yè)，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)較大的作業(yè)通過(guò)完善方案、識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)、抓好安全措施落實(shí)等來(lái)防范作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，確保運(yùn)行期間的安全平穩(wěn)。工藝管理上要跟蹤原油性質(zhì)的變化，利用模擬軟件為優(yōu)化調(diào)整提供指導(dǎo);嚴(yán)肅工藝操作紀(jì)律的執(zhí)行，運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題及時(shí)消除。設(shè)備管理上向預(yù)防維修努力，對(duì)長(zhǎng)時(shí)間存在、反復(fù)出現(xiàn)的問(wèn)題要分析深層次原因，實(shí)行裝置薄弱環(huán)節(jié)動(dòng)態(tài)管理，利用檢修機(jī)會(huì)徹底解決;提高檢維修過(guò)程管理，提高檢修質(zhì)量。

3 結(jié)論

隨著加工原油劣質(zhì)化程度的增加，通過(guò)技術(shù)改造、更新設(shè)備、材質(zhì)升級(jí)、加強(qiáng)技術(shù)管理等措施，消除了Ⅲ常裝置運(yùn)行過(guò)程中的薄弱環(huán)節(jié)，長(zhǎng)周期運(yùn)行水平有較大提高，常減壓蒸餾裝置在安全平穩(wěn)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)4 a 一修的長(zhǎng)周期運(yùn)行目標(biāo)完全能夠?qū)崿F(xiàn)。

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