常减压蒸馏装置冷换设备选材分析

常减压蒸馏装置冷换设备选材 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 1 装置概况 中国石油化工股份有限公司北京燕山分公司(以下简称燕山石化)，2003年4月对专门加工大庆原油的一蒸馏装量(能力为2。5 Mt,a)进行适应性改造，开始掺炼俄罗斯含硫原油，掺炼比 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 为60,，硫含量0。65,(质量分数)左右。2005年燕山石化进行10 Mt,a炼油系统扩建，新增了一套8Mt,a常减压蒸馏装置，设计加工混合原油(以沙轻:阿曼:俄罗斯=3:?:3为基础)。混合原油的性质根据原油数据库中沙特轻油、阿曼原油和俄罗斯原油的性质数据经过程序计算得到，混合原油的性质见下 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 1。 从表1可知，硫含量1。17,不是很高，但考虑世界范围内原油品质越来越恶劣、装置对未来原油变化的适应性，新建装置的冷换设备选材按加工高硫原油选材，主要参考SH,T3096,2001《加工高硫原油重点装置设计选材导则》(以下简称导则)进行。 2 常减压装置主要腐蚀类型及部位 2。1 低温硫腐蚀(H2S,HCl—H2O型) 该腐蚀部位属电化学腐蚀，主要存在于常减压装置初馏塔、常压塔和减压塔的顶部及塔顶冷凝冷却系统，而其中冷凝冷却器是腐蚀最严重部位。 大多数人接受的观念是:冷凝系统腐蚀是由于HCl和H2S相互促进构成的循环腐蚀，但在这里起主导作用的是HCl，而H2S起加速作用。HCl不仅与Fe起作用，使材料均匀减薄、产生点蚀坑，而且能把FeS膜溶解，使腐蚀加速进行。反应方程式如下: Fe，2HCl,FeCl2十H2? FeC12十H2S—?FeS?，2HCl Fe十H2S—?FeS ，H2? FeS?，2HCl,—?FeCl2，H2S 虽然深度电脱盐效果尚可，能将原油中大部分无机盐脱除，但不能脱除某些结晶盐类与有机氯，因而对三顶及其冷换系统仍然造成严重腐蚀。通常采用工艺防腐蚀和选用耐蚀材料共同进行防护。 2。2 高温硫腐蚀(S,H2S,RSH型) 这种腐蚀为化学腐蚀，在设备高温部位(240?以上)会出现高温硫的均匀腐蚀。主要存在于常减压的加热炉、塔下部、塔底管线和相应的高温泵及高温换热器。 腐蚀机理:高温硫化物腐蚀实质上是以硫化氢为主的活性硫的腐蚀。腐蚀从240?开始随着温度的升高而迅速加剧，到480?左右达到最高点，然后逐渐减弱。首先是有机硫化物转化为硫化氢和元素硫，接着才是它们与碳钢表面直接作用产生腐蚀。 Fe十H2S?FeS十H2 当温度达到350,400?时，硫化氢按下式分解: H2S,?S，H2 而此时分解出来的硫比硫化氢有更强的活性，腐蚀更加剧烈。另外当温度为350,400?时，腐蚀环境中的低级硫醇也能与铁直接反应发生腐蚀。 RCH2CH2SH，Fe?RCH=CH2 十FeS，H2 由于温度较高，也会促使一些非活性硫化物分解成活性硫化物S，H2S和硫醇，这些活性硫化物又与金属反应，并随着温度升高而加剧，最严重腐蚀发生在340,500?。为防止这种化学腐蚀，通常采用耐蚀材料防护为主。 2。3 烟气露点腐蚀 该腐蚀部位主要存在于常减压炉炉管表面、烟道及空气预热回收系统。 含硫烟气的“硫酸露点”腐蚀:由于燃料气和燃料油中的H2S与S含量较高，在燃烧过程中产生SO2和SO3。当姻气温度低于露点时，易在低温部位冷凝产生酸性腐蚀，如SO3能与烟气中H2O结合生成稀硫酸，对金属产生电化学腐蚀。 S，O2?SO2 SO2，O2—?SO3(高温氧化) SO3十H2O?H2SO4 这种腐蚀，从工艺上可以提高排气温度达到防腐蚀目的，但造成了热量浪费，比较而言，采用耐蚀材料是上策。 2。4 循环冷却水腐蚀 循环冷却水腐蚀主要发生在循环水管路和冷却器管束，腐蚀形态主要是大面积蚀刻和漏斗状的孔腐蚀。 腐蚀机理:其腐蚀的原因和水质优劣有关，主要有冷却水中溶解氧引起的电化学腐蚀、以及CaCO3等沉积形成致密的水垢后导致的垢下腐蚀等。虽然炼油厂对冷却水都进行了水处理，但当循环水用到一定的浓缩倍数后，很容易产生连续而致密的垢膜，冷却水中的溶解氧在水相和垢相中浓度不同，从而形成了电化学腐蚀。溶液中氧含量越高，在水、垢两相中浓度差越大，垢下腐蚀越严重。 冷却水系统中金属腐蚀的控制方法较多，常用的方法主要有: (1)添加缓蚀剂; (2)提高冷却水的pH值; (3)选用耐蚀材料的换热器; (4)用防腐蚀涂料涂覆。 , 3 冷换设备选材原则 燕山石化新建常减压装置的冷换设备选材按加工高硫油(S%?2。0,)选 ,T3096,2001“力口工高硫原油重点装置设计选材导则”材，主要参考SH (以下简称“导则”)进行，并参照国内外炼油厂加工外油生产经验，在装置的冷换设备方面有针对性地选用了有效材质。设备用材考虑原则是: (1)根据加工原油总硫量、酸值和盐合量等杂质对设备腐蚀性能要求; (2)根据装置安稳长满优运转的要求，保证设备设计寿命与满足三年一修或四年一修要求; (3)根据设备不同温度部位，对设备腐蚀情况要求; (4)根据全流程要求，尤其是后加工生产工艺产品质量及对催化剂的要求; (5)为了配合工艺防腐蚀措施，尽量少用高级材料要求; (6)根据经济性原则，即以较少投资能获得较大效益的要求。 4 冷换设备选材情况 4。1 初馏培顶油气,原油换热器 (1)选材分析:考虑加工含硫原油，有机氯在蒸馏塔分馏系统加热分解形成的HCl含量较大，易在此部位形成露点腐蚀。而该换热器的介质为初馏塔顶 油气与原油，原油压力高于初馏塔顶油气，一旦管束泄漏，原油将进人初顶油中，若没有及时发现，原油将直接进人汽油罐区，出现严重的染罐事故。 根据选材导则:此处换热器管束推荐双相钢(2507)、钛和蒙耐尔合金。采用哪一种材质要考虑工艺防腐蚀的质量和经济条件。双相钢2507在国内也有采用，效果也很好;钛耐HCl腐蚀，并且钛在炼制高硫劣质(含氯、杂质、酸等较高)原油方面耐蚀作用非常突出。另外钛强度高，密度小，相对价格较经济，按单位体积计算，制造钛换热器，其投资与双相钢差不多，甚至比蒙耐尔合金便宜。 (2)选材结果:结合以上分析，燕山石化常减压4台初馏塔顶换热器的管束采用钛管，壳体采用16MnR十Ti复合板。 4。2 初馏塔、常压塔顶水冷器 (1)选材分析:该处是塔顶冷凝系统中H2S,HCl,H2O腐蚀最严重的部位。选材导则推荐碳钢或双相钢。但碳钢耐腐蚀寿命短，在中国石化镇海炼油化工股份有限公司炼化一部常减压装置，常压塔项的碳钢水冷器自2002年以来，单台寿命平均不到十个月，8台换热器管束接二连三腐蚀穿孔，严重影响了生产。由于双相钢在一定程度上兼有奥氏体和马氏体的特性，奥氏体相的存在，降低了高铬铁素体不锈钢的脆性，防止了晶粒长大倾向，提高了韧性和可焊性;铁素体相的存在，提高了奥氏体不锈钢的室温强度、尤其是屈服强度和导热系数，降低线膨胀系数和焊接热裂纹倾向，同时大大提高了钢的耐晶间腐蚀、抗氯化物应力腐蚀和腐蚀疲劳等性能，尤其在塔顶冷凝HCl,H2S—H2O系统中具有较高的抗应力腐蚀破裂性能，因而在炼油系统得到了一定的应用。 同样的中国石化镇海炼油化工股份有限公司炼化一部常减压装置，其减压塔顶水冷器采用双相钢SAF2205，使用近五年来情况较好，没有出现管束穿孔情况。中国石化上海石油化工股份有限公司(以下简称上海石化)常顶与减顶冷却器由于采用碳钢与08CrAlMo管束相继穿孔，吸取以上经验，上海石化在2005年新建常减压装置的减顶水冷器上，全部采用2507双相不锈钢更新。应用双相钢最合适比例应是两相各占一半，其中某一相数量最多不能超过65,，才能保证有最佳的综合性能。但双相钢应严格控制热处理与焊接工艺，选用配 套的焊条，注意异种钢焊接，并要注意使用温度范围，上限温度不能超过250,300?，它对抗高温硫腐蚀设备是不适宜的。 (2)选材结果:目前国内炼油行业常用双相钢牌号有 SAF2205(00Cr22Ni5Mo3N)和 SAF2507(00Cr25Ni7Mo3N)，SAF2507在抗氯离子方面优于SAF2205。燕山石化常减压8台初馏塔、常压塔顶水冷器管束全部采用双相钢(2507)管束，筒体采用16MnR。 4。3 塔顶空冷器 (1)选材分析:空冷器管束也是易腐蚀部位，选材导则推荐碳钢、双相钢、钛管或蒙耐尔合金。但碳钢管束不耐腐蚀，在2003年中国石化集团上海高桥石油化工公司常顶空冷管束采用了10号碳钢，12片空冷因为腐蚀穿孔，一年时 。35,;镇海石化一部常顶空间内先后全部更换，而当时加工原油硫含量仅0 冷管束采用10号碳钢，半年后也因腐蚀穿孔堵管。 同样位置，几家兄弟单位用不锈钢效果普遍较好。2003年中国石化扬子石油化工股份有限公司炼油厂4。5Mt,a常减压改造，其常顶空冷管束采用08Cr2AlMo不锈钢，使用3年多情况较好;中国石化茂名炼油化工股份有限公司5M1,a常减压的常顶空冷管束采用0Cr13不锈钢，使用情况还可以。 (2)选材结果:综合参考以上其它兄弟单位使用经验，燕山石化决定提高材质。新常减压的初馏塔和常压塔空冷器管束选用抗腐蚀较强的08Cr2AlMo，在管日内衬500mm长的钛管。考虑减压塔顶氯离子浓度较高，减压塔顶空冷器管束全部采用316L管束。 4。4 高温段油,油换热器 参考导则，燕山石化新常减压对温度段在200?,280?的换热器管束选用10号碳钢渗铝，管壳用16MnR十0Cr13Al复合板;温度大于288?的换热器管束全部采用304L材质。 4(5 侧线油,水冷却器 根据国内石化系统长期使用经验，在水侧涂防腐蚀涂料目前仍然是较好的选择，国内研制的TH847，TI901已有长期的使用经验，但TH901比TH847更耐高温，尤其是蒸汽吹扫情况时。燕山石化新常减压装置水冷却器管束用10号碳 。 钢涂TH901涂料，管壳用16MnR 4(6 低温段油,油换热器 根据导则，温度小于240?的换热器管束选用10号碳钢，管壳用16MnR。 ?，但壳程温度达考虑到长周期运行，有几台原油换热器虽管程温度低于240 到250?左右，该装置部分管束选用了碳钢渗铝管，壳体则采用16MnR，0Cr13Al复合板。 5 选材方面几点建议 (1)为避免高含硫油气设备与管线的腐蚀而盲目进行材料升级，应掌握与了解各种材料腐蚀损伤的机理与规律，以便采取相应的措施。如奥氏体不锈钢使用越来越多，随着时间延长会发生点蚀、晶间腐蚀和由此而产生应力腐蚀开裂问题;还有铁素体不锈钢点蚀、475?脆性和不耐环烷酸;双相不锈钢存在选择性腐蚀和焊缝腐蚀;冷却水管的有机涂层机械损伤、超温剥落等。 (2)为确保炼制高含硫原油常减压装置安全稳定运转，应采取综合防护措施，诸如原油优化混炼，改进一脱三注以及合理选用耐蚀材料等，还应加强生产与技术管理，避免因工艺操作不当而引起设备的不应有的腐蚀，而且还应加强重点设备易腐蚀部位定点测厚与在线检测工作。