由召举,程俊芳,祝向伟,杨孟虎

(中国石油化工股份有限公司洛阳分公司,河南 洛阳 471000)



溶剂再生装置管线腐蚀分析及对策

由召举,程俊芳,祝向伟,杨孟虎

(中国石油化工股份有限公司洛阳分公司,河南 洛阳 471000)

溶剂再生装置作为炼化企业硫处理的关键装置，存在介质高含硫的实际状况，设备和管线腐蚀严重。在溶剂再生装置的工艺管线中，以再生塔顶酸性气管线和塔顶酸性水回流线的腐蚀问题最突出。论述了中国石油化工股份有限公司洛阳分公司溶剂再生装置管线的腐蚀问题，并对采取的措施和效果加以阐述，为其他同类装置的腐蚀与防护提供借鉴。

酸性气 管线 腐蚀 防护

中国石油化工股份有限公司洛阳分公司为适应油品质量升级，新上两套硫磺回收装置，其中包括两套300 t/h溶剂再生装置。采取溶剂集中再生后，上游装置脱硫部分所用脱硫剂由溶剂再生装置提供，脱硫后产生的富溶剂送回溶剂再生装置处理。两套溶剂再生装置均采用常规蒸汽汽提再生工艺，通过再生塔，将富溶剂中的H2S汽提出，经塔顶冷却器冷却，酸性气与酸性液经酸性气分液罐分离，酸性气送至硫磺回收部分，酸性液作为再生塔顶部回流。

在装置运行的过程中，再生塔顶酸性气冷却系统和酸性液回流系统管线经常出现腐蚀泄漏的状况，通过采取管线材质升级、贴焊等措施，有效的处理了腐蚀泄漏问题，为装置和环境的安全做好保障。

1 装置运行中的腐蚀问题

溶剂再生装置Ⅰ期于2008年投产，运行至2015年，出现多次泄漏问题，泄漏点常见于塔顶酸性气冷却系统及塔顶回流系统。装置出现的问题有：

(1)酸性气空冷器出口弯头部位腐蚀减薄严重，部分弯头出现砂眼，导致酸性气及酸性水泄漏问题；

(2)酸性气水冷器出口进入酸性气分液罐前法兰焊缝腐蚀穿孔；

(3)酸性水塔顶回流泵出口管线腐蚀穿孔泄漏的情况，同时阀门出现严重内漏，切除阀门后，将阀门拆卸修理发现阀芯腐蚀严重，已经不能起到节流作用。

2 腐蚀原因分析

2.1 酸性气空冷器出口管线的腐蚀

溶剂再生塔采用常规汽提工艺，塔顶压力(0.08±0.01)MPa，塔顶温度(105±5)℃。酸性气自再生塔顶出来后，先经空冷器冷却至65 ℃，然后经水冷器冷却至45 ℃，进入酸性气分液罐。

溶剂再生装置塔顶酸性气冷却系统采用的材质为20号钢。正常运行状况下，管线中为水蒸气、H2S,CO2和烃类物质的混合气体。由于大量水蒸气存在，经空冷器冷却后产生大量液态水，为该温度下饱和H2S溶液，形成低温(不超过120 ℃)的H2S-CO2-H2O腐蚀体系。该腐蚀环境为酸性环境，低温下腐蚀速度快，碳钢在该环境下易发生析氢腐蚀，其反应如下：

Fe+2H+→Fe2++H2↑

反应生成的硫化亚铁不稳定，易溶解于酸性溶液，在受到气液机械冲刷作用下，不能牢固黏附与表面，保持其初始的高速腐蚀，对管线产生了腐蚀加冲蚀的作用。同时氢气的产生导致氢原子渗入到碳钢内，引起碳钢表面氢鼓泡，加剧了弯头的腐蚀，在腐蚀加冲蚀的作用下，氢鼓泡很快腐蚀穿并更易被液相冲刷带走，加速了腐蚀。空冷器出口弯头外侧正对气液混合物流向，产生的部分酸性水在原有流速的基础上，又以自由落体的形式直接冲刷到弯头外侧表面，加剧了冲刷腐蚀速度。现场实际情况证明弯头外侧自由下落的酸性水的冲刷面腐蚀最严重，有明显的冲刷坑和沟槽，穿孔也发生在该部位，见图1。

图1 酸性气空冷器出口管线腐蚀形貌

2.2 酸性气进分液罐前法兰焊缝的腐蚀

酸性气空冷器共有4台，冷却后的气液混合物在空冷器后总管汇集，管线内酸性水量增大，平稳运行状态下达15 t/h，进入酸性气水冷器后，气液混合物经被冷却至45 ℃以下(一般控制在35 ℃左右)。由于温度的降低，H2S在酸性水中的溶解度加大，酸性水中的H2S含量升高，pH值降低，腐蚀性加强。水冷器管线腐蚀形貌见图2。

酸性气和酸性水的气液混合物出酸性气水冷器后，沿管内壁下侧流动，经90°弯头后，靠近弯头处内侧管壁流动，并沿该流道垂直进入酸性气分液罐。因此气液混合物进分液罐前法兰焊缝为水冷后管线内酸性水流速最大处，同时弯头内侧流道处的管壁流量最大，该侧焊缝冲刷腐蚀最严重。由于冲刷的作用，将焊缝内的焊渣、药皮等杂质裸露于湿H2S腐蚀环境中，引起电化学腐蚀加快了腐蚀速率。同时阴极反应生成的氢原子向钢中渗入并扩散，在金属缺陷如空隙、分层及晶格错位等处结合成氢分子产生巨大的内应力，使得强度较低的碳钢发生氢鼓泡。

根据以上分析，可以认定该系统腐蚀泄漏的主要原因为高浓度湿H2S腐蚀体系对焊缝及焊缝热影响区域的应力腐蚀开裂，以及液体冲刷对流体变速区弯头、法兰的冲刷腐蚀。

图2 酸性气水冷器出口管线腐蚀形貌

2.3 酸性水回流管线的腐蚀

酸性气分液罐内离的酸性水经酸性水泵，输送至再生塔顶作为冷回流。酸性水回流管线的腐蚀问题出现在酸性水回流泵出口至进塔的各弯头部位，以及节流控制阀阀芯的腐蚀。

酸性水回流泵出口管线各工艺参数见表1。

表1 酸性水泵出口参数

由表1可以算出管线内酸性水流速约为2.12 m/s，流速较大，流体的冲刷腐蚀影响严重。同时，酸性水中含有高浓度H2S，形成湿H2S腐蚀环境。管线采用20号碳钢，对低温下的湿H2S腐蚀耐蚀性差，且腐蚀后铁锈易脱落，在高流速酸性水的冲刷下很快暴露新的腐蚀表面，发生新的腐蚀，加快了腐蚀速率。FeS腐蚀冲刷后，部分在控制阀处积聚导致控制阀堵塞，同时该杂质对控制阀的阀芯进行磨蚀。由于控制阀后压力降低，酸性水中的部分H2S析出产生气泡，导致阀芯部位存在汽蚀，加速了阀芯的腐蚀，以至阀芯起不到节流作用。

3 措 施

3.1 塔顶气相冷却系统腐蚀对策

酸性气空冷器出口和酸性气水冷器出口的腐蚀泄漏均是由低温(不超过120 ℃)的H2S-CO2-H2O腐蚀体系造成的，可以采取相同的对策。

为了保持装置的运行，空冷临时切出流程后，将空冷内介质处理干净，采取了贴钢板补焊的方式堵住了漏点。为了防止未出现泄漏穿孔的空冷器在运行中出现新的泄漏，组织相关专业人员对空冷器弯头出口进行测厚，厚度达到焊接作业要求的出口弯头处，采取贴补钢板加强弯头的厚度，增加了管线的腐蚀余量。水冷器出口也采用“包盒子”的方式对漏点进行暂时处理。但是由于湿硫化氢腐蚀的渗氢影响，贴焊后时间不久，焊缝处便开始出现新的泄漏。

在上游装置处理负荷降低可以短时停工的情况下，经汇报上级部门，对装置进行了停工处理，对酸性气空冷器和水冷器出口管线进行了整体更换，以避免其他部位减薄造成的泄漏。在对管线进行更换后，通过热处理消除焊缝的残余焊接应力，避免应力腐蚀对设备的危害。

3.2 酸性水回流管线腐蚀对策

酸性水管线由于湿硫化氢腐蚀和高速冲刷腐蚀的影响，整体减薄严重，是溶剂再生装置腐蚀最严重的管线。为了根治酸性水线的腐蚀问题，避免泄漏造成的人身和环境安全问题，最后采取了材质升级的办法。原管线采用20号碳钢，根据工艺介质和操作条件分析，酸性水的成分主要为H2S溶液，含有极少量有机胺，采用常用不锈钢即可满足要求，考虑到材质更新的成本，决定材质更新为304，同时节流控制阀材质升级为阀芯为316+STL材质，有效的降低了腐蚀的影响。

材质升级后，酸性水回流线未出现腐蚀泄漏的状况，控制阀节流效果良好，达到了装置安全平稳运行的要求。

4 结 语

溶剂再生装置由于所涉介质硫含量高的特点，其腐蚀成为影响装置安全平稳运行的重要因素。为了防止设备腐蚀泄漏造成对周围环境的污染，对设备腐蚀的机理进行了详细分析，并对腐蚀的预防和治理进行了探索和改进，有效地处理了设备的腐蚀泄漏问题。

下一步将利用大检修的机会，对塔顶酸性气冷却系统进行材质升级，避免碳钢的材质缺陷，保证在下一个运行周期内不会出现泄漏状况。同时通过对管线走向和弯头的重新设计，减少弯头数量，降低冲刷和积液等加速腐蚀的问题，保证装置的平稳运行。

(编辑 寇岱清)

Corrosion Analysis of Pipleines in Solvent Regeneration Unit and Countermeasures

YouZhaoju,ChengJunfang,ZhuXiangwei,YangMenghu

(SINOPECLuoyangCompany,Luoyang471000，China)

The solvent regeneration unit, which is an important process units in the sulfur treatment of petrochemical plant, has a higher sulfur in the media and the equipment and pipelines in the unit are subject to serious corrosion, especially the sour gas pipelines in the overhead of regeneration tower and sour water recirculation pipelines at the overhead of the tower. The corrosion problems in the solvent regeneration unit in SINOPEC Luoyang Company are described. The specific measures and their effectiveness are discussed.

sour gas, pipeline, corrosion, protection

2015-10-02；修改稿收到日期：2016-01-25。

由召举(1990-)，2012年毕业于中国石油大学(华东)过程装备与控制工程专业，现在该公司四联合车间工作。E-mail：youzhaoju@126.com