NACE 炼厂腐蚀教材第二章中文.docx
《NACE 炼厂腐蚀教材第二章中文.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《NACE 炼厂腐蚀教材第二章中文.docx(26页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
![NACE 炼厂腐蚀教材第二章中文.docx](https://file1.bingdoc.com/fileroot1/2023-5/28/275238a2-e108-48ac-8cba-d53fda822841/275238a2-e108-48ac-8cba-d53fda8228411.gif)
NACE炼厂腐蚀教材第二章中文
第二章原油蒸馏和脱盐
学习目的
完成本章学习后,你将能够做到:
∙识别影响炼厂产品生产的约束因素
∙识别和叙述原油的组成
∙讨论原油蒸馏曲线的绘制
∙叙述化合物重量和其沸腾温度之间的关系
∙讨论原油蒸馏前预处理的必要性
∙识别和叙述三种脱盐方法
∙叙述预闪蒸工艺
∙识别原油蒸馏装置中的主要设备并叙述原油通过蒸馏装置的流程
∙叙述常压蒸馏塔中蒸汽与液体的分离过程
∙确定回流的定义及其对蒸馏过程的重要意义
∙讨论蒸馏中重沸器的用途
∙识别初馏塔的产品和它们的流向
∙识别汽提塔的功能并叙述从液流中分离出蒸汽的过程
∙讨论发生在减压蒸馏塔里的过程并识别所生产的产品
∙识别能够促进原油蒸馏装置里腐蚀的原油蒸馏装置的操作条件
∙选择适合原油蒸馏装置和管道的结构材料以防止装置发生腐蚀
∙讨论能够降低原油蒸馏装置塔顶回路侵蚀严重性的腐蚀控制方法
∙识别用于评价原油蒸馏装置腐蚀控制方案有效性的几种方法
引言
原油是炼厂的基本原料。
总的说来,炼厂工艺生产出比较少的几种产品。
见图2.1。
图2.1可以销售的炼厂产品
事实上,炼厂操作是非常复杂的。
图2.1的表达虽然过于简化,但在检查约束条件时,情况一目了然。
对炼厂操作有很大影响的约束条件包括:
∙原油的来源
∙原油的组成
∙原油的采购价格
∙市场对每种产品的需求
∙每种产品的销售价格
∙炼厂的结构配置
∙每种产品的生产成本
原油的来源
世界各地生产出的原油通过管网和油轮输送到炼厂。
人们往往按照原油的原点给原油分类。
例如,在美国,原油分为石蜡基原油、沥青基原油、环烷基原油或混合基原油。
有些远东地区生产的原油称为芳香基原油。
虽然不同来源的原油显示出非常不同的物理特性,但是,这些原油的化学组成却惊人地一致。
原油的组成
原油是由两大类成分组成的:
∙烃组分
—正构烷烃
—异构烷烃
—环烷烃
—烯烃
—芳香烃
∙非烃组分
—硫化合物
—氧化合物
—氮化合物
—卟啉
—金属化合物
—盐分(NaCl)
—水
烃组分在原油中占有最大部分。
原油中几种烃类的分布状况对可以销售的石油产品的生产会产生正面的或负面的影响。
虽然原油中非烃组分的含量非常少,但它们是非常麻烦的。
硫化合物不仅会造成炼油设备腐蚀,而且,如果不除去这些硫化合物,就会导致使用这些炼厂石油产品的设备发生腐蚀。
原油中剩余的非烃组分还会引起腐蚀,使催化剂中毒,并在汽油中生成胶质。
其余约束条件
其余约束条件,如原油的采购价格、市场对每种产品的需求、每种产品的销售价格、炼厂的结构配置以及每种产品的生产成本等,大部分是经济因素。
虽然我们不详细讨论这些约束条件,但是,很显然,需要达到经济平衡,决定应当继续销售某些石油产品,还是改为加工生产附加值更高的石油产品。
现在已经实现计算机程序建模,所以能够应对市场需求,改变每种约束条件,使炼厂达到生产和利润最佳化。
关于原油组成的深入讨论
根据上述原油组成的分析,很明显,原油不是一种单一的化合物,而是数千种化合物的混合物。
通过比较加热时水的特性和原油的特性,就能够说明这种混合物的性质和特性。
见图2.2。
图2.2水的沸腾温度100C(212F)
当一壶水加热到100C(212F)时,水开始沸腾。
最终,只要继续加热,壶里的水都会沸腾蒸发掉。
在壶中最后一点水被蒸发干之前,水壶里温度计指示温度依然是100C(212F),因为化合物H2O在100C(212F)沸腾。
同一壶里如果装上中质原油进行加热。
温度达到66C(150F)时,原油开始沸腾。
如果在壶下保持加热并维持66C(150F)的温度,那么过一会儿,沸腾就会停止。
当温度上升到232C(450F)时,原油再次开始沸腾,并且,只要维持232C(450F)的温度,那么过一会儿,沸腾就会再次停止。
通过不断升高温度,就会有越来越多的原油被沸腾蒸馏出来。
见图2.3。
图2.3原油的沸腾温度
首次加热过程中,在低于66C(150F)的温度下沸腾的化合物会蒸发;第二次加热过程中,在66C(150F)至232C(450F)的温度范围内沸腾的化合物会蒸发,以此类推。
用这些数据能够绘制蒸馏曲线,y轴是温度,x轴是蒸发百分数。
见图2.4。
图2.4原油蒸馏曲线
每种原油都有其独特的蒸馏曲线,其展现了该种原油里存在的各种化合物的特性。
总的说来,化合物中的碳原子越多,沸腾温度就越高。
见表2.1。
表2.1碳原子数与沸腾温度的关系
化合物
分子式
沸腾温度
丙烷
C3H8
-44F(-42.2C)
丁烷
C4H10
31F(-0.6C)
癸烷
C10H22
345F(173.8C)
原油的特性能够用馏分来描述,馏分是分为一组的几种化合物。
馏分是在两个温度或分馏切割点之间沸腾的所有化合物的通称。
表2.2所示是原油中的典型馏分。
表2.2典型的原油馏分
温度
馏分
32.2C(90F)
丁烷及更轻馏分
32.2C至104C(90F至220F)
汽油
104C至157.2C(220F至315F)
粗汽油
157.2C至232C(315F至450F)
煤油
232C至426C(450F至800F)
粗柴油
426C及以上温度(800F及以上温度)
残渣
轻质原油中往往有更多的汽油、粗汽油和煤油馏分。
而重质原油里有更多的粗柴油和残渣。
总的说来,化合物越重,沸腾温度就越高。
表达原油和石油产品特性的另一方法是用重量或重力。
重力是化合物重量的量值。
化学家总爱用叫做比重的量值,其把一切与水关联起来。
任何化合物的比重等于一定体积的某种化合物的重量除以相同体积的水的重量。
下式就表达了这样的定义:
化合物的重量
比重=
水的重量
但是,在石油工业中,广泛采用的重力量值是美国石油学会API比重,其以度为单位。
API比重度的公式如下:
141.5
API=–131.5
比重
API比重度越高,化合物越轻。
而用比重表达时,情况正好相反。
见表2.3。
表2.3典型的比重
比重
API比重度
重质原油
0.95
18
轻质原油
0.84
36
汽油
0.74
60
沥青
0.99
11
水
1.00
10
图2.5所示是三种美国产的原油和两种其他国家产的原油的蒸馏曲线
图2.5某些原油的蒸馏曲线
正如上文提及的,有些原油的轻馏分多一些,而有些原油的重馏分多一些。
它们的价格是完全不同的。
根据市场对石油产品的需求和炼厂设备的加工能力,有些原油比其他原油也许更适合加工,并且在经济上更有吸引力。
图2.5的部分曲线中采用的术语“低硫”和“含硫”指的是原油中的硫含量。
一般情况下,把硫含量等于或小于0.5%的原油称为低硫原油,而硫含量等于或大于2.5%的原油称为含硫原油。
处在这两种极端情况之间,是中间低硫原油或中间含硫原油。
在石油炼制过程中,原油蒸馏装置是把原油蒸馏成有用的馏分的初始阶段,生产出的馏分或者成为最终产物,或者成为下游装置的进料。
因此,原油蒸馏装置需要应对各种各样的原油组成,并要根据炼厂的经营目标生产出不同量的馏分,然而,为满足市场季节性的需求或者适应不断波动的价格,炼厂的经营目标是经常变化的。
原油预处理
尽管原油蒸馏是炼油过程中第一项重要的步骤,但是,为了消除下游腐蚀,原油蒸馏进料几乎总是需要进行预处理。
油田产出的原油通常总含有盐水。
盐水能够造成腐蚀,因为会发生氢离子侵蚀和氯化氢侵蚀。
此外,各种硫化合物能够生成硫化氢,这也是一种强腐蚀剂。
原油中存在的硫有元素硫、溶解的硫化氢(H2S)或者硫与烃结合构成的复杂分子。
在常压下,这些化合物的沸程从4.4C至160C(40F至320F)。
当原油从149C(300F)加热到221C(430F)或更高温度时,元素硫反应生成硫化氢。
在达到更高温度前,原始结合的硫化合物不会转化成硫化氢。
一般用以下两种措施对付原油中存在的硫和硫化合物:
1.在炼油工艺过程初期就除去气态的硫化氢。
2.原始结合的硫化合物会继续通过炼油工艺过程,并且会随同
与硫化合物的沸程一致的炼油产品一起被分离出来。
例如,在37.8C至93C(100F至200F)温度范围里沸腾的硫化合物,将随汽油馏分一起从炼厂主流里分离出起。
根据汽油的技术规范要求,必须用专门的后精制工艺,如采用梅洛克斯法轻油酞青钴催化脱硫醇工艺(Merox),除去这些硫化合物。
其他产品需要其他处理方法。
脱盐
为消除原油中杂质的不利影响,在进入原油蒸馏装置蒸馏前,炼油厂常常用水洗涤原油,并用脱盐容器除去加入的水和大多数无机杂质。
要用一种或多种脱盐方法除去水、NaCl这样的氯化物、固体杂质。
见图2.6。
图2.6脱盐方法
脱盐过程开始时,要将热水加入原油,并在50磅/平方英寸至250磅/平方英寸的压力下,将油水混合物加热到93C至149C(200F至300F)。
温度应当低到足够防止发生蒸发损失。
然后将整个油水混合物送进足够大的容器,以便在容器中沉降分别形成一层脱盐原油和一层水,水里含有氯化物、水和固体杂质。
图2.6中的方法①形象说明了这个过程。
其余两种是方法①的精加工方法。
方法②在沉降罐里外加一个高频电场。
方法③用直立的填充塔取代方法①中的沉降罐。
后两种精加工方法都设计成促进油和水分别聚结和分离成完全不同的两层液体。
在方法①和方法②中加入化学添加剂使油水乳状液破乳,从而有助于在两层液体之间形成相对清楚的界面。
几个主要变量影响着脱盐装置操作的有效性,包括:
∙原油特性–脱盐装置是依靠油和水的密度差工作的。
因此,如果是低比重(高密度)高黏度原油,要把水从原油里分离出来就更加困难。
∙脱盐温度和压力–脱盐装置中的温度上限是149C(300F),目的是避免原油发生蒸发,也是为防止损坏电栅极绝缘套。
∙停留时间–足够的停留时间对油水分离是非常重要的。
重质原油需要更长的停留时间,因为油水之间的比重差减小了。
对低比重原油,大约需要2小时的停留时间。
化学破乳剂的选择对水里不携带油的影响很大,如果停留时间不足,会造成水里不携带油。
∙洗涤水的质量和流量–水质中的变量,特别是pH值,对脱盐的有效性、对水和氨运移进入原油,或者对油分进入脱盐装置的盐水里都会有影响。
必须加入足够的水,确保原油中的水能够很好聚结。
炼油厂的需要,环境保护的法规要求,以及可以重复利用的工艺用水的可利用程度,这些因素决定了脱盐装置洗涤水的来源。
然而,水越纯净,洗涤原油就越容易。
用水流量从3%至10%不等,一般为总的原油进料流量的5%。
如果把洗涤水流量降低到总的原油进料流量的3%以下,就会减慢水的聚结速度,使水更难除去。
如果水的流量很低,并且混合能量很高,就会明显降低脱盐装置性能。
∙洗涤水混合–需要有控制的进行混合,确保加入的水在原油里很好分散,并能和原油里的杂质结合在一起。
混合一般采用混合阀门,其压力降是可以调节的。
洗涤水注水站可能差别很大,但是,在原油进料泵和混合阀门之间,正常要设置一个或多个洗涤水注水站。
通常,部分洗涤水是在原油预热换热器的上游注入的,目的是防止盐水滴在传热表面发生沸干。
不推荐将脱盐装置的水注入原油泵的入口,因为这样的混合是无法控制的。
如果混合过度,能够阻止水的充分聚结。
预闪蒸
脱盐后的原油里仍然含有溶解的硫化氢和其他硫化合物。
必须尽早在原油进入成列炼厂加工设备之前除去硫化氢,以免下游设备发生腐蚀。
进一步加热脱盐后的原油,并使这样的气液混合物在汽液分离器中膨胀,就能够除去硫化氢,虽然这种做法不太彻底。
图2.7说明了这样的方法。
图2.7预闪蒸方法
含有硫化氢的轻质气体被导入硫化氢脱除装置,或者导入工厂气体燃料系统。
液相被送入原油蒸馏工段,这是炼厂第一项重要装置。
原油蒸馏装置
正如上文提及的,原油蒸馏装置的作用就是把原油混合物的几种馏分分离开,再把它们送入下游炼厂装置进一步加工。
主要设备是四座分馏塔、泵、加热炉、换热器。
见图2.8。
四座分馏塔是:
∙初馏塔
∙常压蒸馏塔
∙汽提塔
∙减压蒸馏塔
图2.8原油蒸馏装置
蒸馏塔是个直立的圆柱状压力容器,内部配有水平塔盘,塔盘使液体和蒸汽密切接触。
从塔顶到塔底形成温差,塔顶温度低于塔底温度。
多组分进料进入此塔,较重的液体向下流淌,从塔底流出;而较轻的蒸汽向上蒸腾,从塔顶排出。
向上蒸腾的蒸汽与向下流淌的液体在每块塔盘上密切混合。
在每块塔盘的混合物温度下,液体与蒸汽的混合物在每块塔盘上趋向平衡。
结果,在蒸汽蒸腾到达塔顶的过程中,在每块塔盘上,汽相中的较轻组分浓度不断增大。
在液体向下流淌到塔底的过程中,在每块塔盘上,液相中的较重组分浓度不断增大。
为理解此概念,可以想象在塔内有两股循环流动的流体。
由较轻与较重组分构成的蒸汽流向上蒸腾,而由较重与较轻组分构成的液体流向下流淌。
由于从塔顶到塔底存在温差,即塔顶温度低于塔底温度,当两股混杂的流体在塔内分别向上向下流动通过时,在每块塔盘上达到平衡的混合物变得轻组分越来越富,而重组分越来越贫。
往往蒸馏塔配备塔顶冷凝器。
塔顶蒸汽在换热器中靠冷却剂的作用发生部分冷凝或完全冷凝。
部分这样的冷凝液叫做回流,返回到塔的顶部塔盘,使塔顶塔盘温度降低,从而加大了从塔顶到塔底的温差。
这样增大的温差造成更多的液体向下流过一个个塔盘,一直流到塔底。
这样的流动促使上升蒸汽中较轻组分浓度越来越大,而在向下流淌的液体中较重组分浓度越来越大。
蒸馏塔也往往配备塔底残渣重沸器。
塔底流出的液体进入重沸器并再次加热。
增加的热量驱使更多较轻的组分进入蒸汽相,并将此蒸汽相从底部塔盘下方重新导入蒸馏塔。
这样增加了塔内向上蒸腾的蒸汽流,增强了塔内蒸汽的流动。
更简单的方法是,再次参见图2.3原油的沸腾温度和图2.4原油蒸馏曲线,就可以想象出逐个塔盘上蒸汽相中轻组分浓度和液相中的重组分浓度。
假定正在加热的烧杯是封闭的,限定蒸汽相与液体接触。
再假定取代这样的加热条件,烧杯被冷却。
蒸汽相中的部分较重组分将开始冷凝,使蒸汽相中的轻组分变得更富。
这个过程与在蒸馏塔里每个塔盘上发生的情况大致差不多。
原油蒸馏装置的操作
石油炼厂整个操作过程不是一成不变的,而要不断变化来满足市场对石油产品的需求。
例如,春夏季需要使炼厂操作最大可能多生产车用汽油,而在秋冬季需要把操作重点放在生产燃料油上。
显然,原油蒸馏装置的操作也是变化的,才能与所需要生产的混合产品相一致。
脱盐后的原油被送进初馏塔。
塔顶产品由丁烷和更轻组分构成,可以把塔顶产品送到轻质烃处理装置除去硫化氢并回收液化石油气(LPG),或者把塔顶产品送到炼厂燃料系统。
塔顶液体中的轻粗汽油可以与常压蒸馏塔产出的粗汽油汇集在一起送入粗汽油裂解装置。
初馏塔的塔底产品被加热后送入蒸馏塔。
蒸馏塔的塔顶产品主要是粗汽油,与其他装置所产粗汽油汇集在一起,进入粗汽油裂解装置,生产可以销售的粗汽油,或者作为下游加工装置的进料。
汽提塔起到常压蒸馏塔的辅助作用。
由于汽提塔的各段(每段装有四至六个塔盘)相对较短,所以它们互相叠堆在一起。
但是,每段起到独立单元的作用。
液体从蒸馏塔中选定的塔盘里抽吸出来,再进入汽提塔的某一段。
例如,煤油是从蒸馏塔上部抽吸出来,送入汽提塔,然后进入加氢处理装置,或者进入燃料油储罐。
柴油是从蒸馏塔中部抽吸出来,送入汽提塔,然后进入加氢处理装置,或者作为加氢裂化装置的进料,或者进入柴油或燃料油储罐。
常压粗柴油是从蒸馏塔下部抽吸出来,经过汽提,再送入流化催化裂化装置或者作为加氢处理装置的进料。
水蒸气是在汽提塔每段的下部塔盘下方注入的,水蒸气加上塔盘的精馏作用,促进更多挥发性组分从流体里分离出来。
蒸汽从每段的上部塔盘流出,再返回蒸馏塔。
液流作为汽提后的侧线产品除去,从每段塔盘的下部抽出。
蒸馏塔的塔顶产品是由粗汽油沸程组分构成的,塔顶产品再与来自汽提塔的粗汽油汇合在一起,送入储罐,或者进入下游加工装置。
蒸馏塔的塔底残渣是由原油中最重的组分构成的,它被导入减压蒸馏塔。
常压下能够获得的这些最重馏分开始分解或裂解的温度限制了这些馏分的沸点。
要生产润滑油,最好能够继续分馏,但不发生裂化。
这是在减压蒸馏塔里完成的。
减压蒸馏塔是在负压下操作的,由此允许在低于349C(660F)的温度下分离出想要的馏分,349C(660F)就是发生裂化的温度。
进料和塔底残渣应当保持低于此裂化温度。
在塔底加入过热蒸汽会有助于分离过程,因为这样可以降低烃的分压,促进它们的分离。
减压蒸馏塔的产品有:
∙塔顶产品是粗柴油
∙侧线产品是各种比重的润滑油或粗柴油,取决于想要的最终产品混合物
∙塔底残渣可以用作焦化装置的进料或者沥青
在炼厂所有装置中,原油蒸馏装置需要有最大的灵活性,能够适应各种组成的进料,并按照市场需求生产出想要的产品。
原油蒸馏装置的辅助设备包括:
∙直接烧火加热炉
∙蒸汽加热器
∙水冷式换热器
∙真空压缩机(维持减压蒸馏塔的真空度)
∙泵
∙管道
为了达到所需要的高温,直接烧火加热炉是必不可少的。
这些直接烧火加热炉的产品侧和炉膛里,容易发生腐蚀以及其他材料问题。
原油蒸馏装置中的腐蚀
原油主要是由碳氢化合物组成的,认为它们本身对碳钢是没有腐蚀性的。
可惜,在原油炼制操作条件下,大多数原油中的杂质却具有很强的腐蚀性。
不管装置加工的是低硫原油还是含硫原油,原油蒸馏装置中的大部分设备是用碳钢制造的。
预闪蒸初馏塔和常压蒸馏塔塔顶系统除外,其他设备用碳钢制造是可能的,因为在低于232C(450F)的温度下,这些流体对碳钢基本上没有腐蚀性。
但是,当温度高于232C(450F)时,就会发生高温硫侵蚀和环烷酸腐蚀问题。
(参见第一章腐蚀与其他失效中有关没有氢存在时高温硫化物腐蚀的详细叙述)最严重的与硫有关的腐蚀问题,是在低于水的露点和高于260C(500F)的温度下,硫化氢引起的腐蚀。
在含硫装置中,原油的总酸值(TAN)1.0(mgKOH/g)就能够造成环烷酸腐蚀。
在低硫装置中,原油的总酸值(TAN)0.5(mgKOH/g)就高得足以引起腐蚀(参见第一章腐蚀与其他失效中有关环烷酸腐蚀的详细叙述)
在塔顶系统中,温度低于大约120C(250F)时,会发生冷凝而形成酸性沉积物,因此,往往需要使用一种或多种高级合金材料。
(参见第一章腐蚀与其他失效中有关氯化氢腐蚀的详细叙述)由于油田上使用含氯的溶剂,或者在油轮或管线输送中受到污染,所以,进入炼厂的原油中会携带有机氯化物。
在脱盐装置中是无法除去有机氯化物的,后来,有机氯化物会在加热器里分解,生成盐酸。
(参见第一章腐蚀与其他失效中有关有机氯化物的详细叙述)
原油蒸馏装置中会发生腐蚀的主要设备和系统包括:
∙蒸馏塔
∙换热器和管道
∙直接烧火加热炉
蒸馏塔
原油蒸馏装置的蒸馏塔所处的操作条件会导致各种形式腐蚀的发生,包括:
∙预闪蒸初馏塔
—顶部区域操作温度接近或低于露点
—入口温度大约是260C(500F),能够引起硫腐蚀
∙常压蒸馏塔
—进料温度365C(690F)
—进料含有大量HCl和H2S
—在塔顶引入冷回流能够导致局部冷凝,使碳钢处于腐蚀条件下
—塔的下部三分之二至四分之三部分容易发生高温硫腐蚀
—当加工原油中环烷酸含量较高时,进料入口区或闪蒸区会有腐蚀问题
∙减压蒸馏塔
—过热蒸汽
—闪蒸区往往是环烷酸腐蚀问题最严重的区域之一
—加工环烷基含量很高的原油时,塔内所有操作温度高于232C(450F)的区域都容易发生环烷酸腐蚀
∙侧线汽提塔
—在低硫原油加工装置中,即使柴油和常压粗柴油进料的温度分别达到288C(550F)和343C(650F),操作条件通常也不会发生硫腐蚀。
—在加工含硫原油的装置中,高温汽提塔容易发生硫腐蚀。
换热器和管道
在换热器和管道中会引起腐蚀的原油操作条件包括以下这些情况:
∙在水冷式换热器中水(淡水、半咸水或海水)的存在
∙高温烃加工过程,原油中的硫含量不断增加
∙常压蒸馏塔和初馏塔塔顶系统的初始冷凝区造成最严重的腐蚀问题,因为在这些区域,HCl蒸汽溶解在冷凝水里生成盐酸(这些区域还存在硫化氢)
∙在塔顶接受罐的水里存在氯根离子
∙最靠近初始冷凝点或氯盐沉积部位的换热器会发生氯盐积垢和腐蚀
∙碳钢换热器的壳体会受到氯盐的严重侵蚀,特别是入口接管四周。
∙塔顶真空冷凝器中正在冷凝的蒸汽中可能含有CO2和H2S
直接烧火加热炉
在直接烧火加热炉中会引起腐蚀的原油操作条件包括以下这些情况:
∙工艺侧和炉膛里温度很高
∙常压加热炉接受在大约260C(500F)温度下闪蒸后的原油,再送入温度大约365C(690F)的常压蒸馏塔
∙真空加热炉的入口温度360C(680F),出口温度382C(720F)
∙可能存在硫化合物和环烷酸
∙炉膛温度很高[816C(1500F)],造成材料发生氧化、硫化和过早失效破坏问题。
∙所烧的燃料油里钠和钒含量比较高,这样的炉子容易发生燃料灰分腐蚀
∙真空加热炉出口管道和输送管道可能受到环烷酸的严重侵蚀
其他抑制腐蚀的措施
除了恰当的选择材料,还能够采用几种腐蚀控制方法减缓原油蒸馏装置塔顶回路里酸侵蚀的严重性。
包括:
∙掺混
∙脱盐
∙加苛性碱
∙控制塔顶pH值
∙使用缓蚀剂
∙水洗
掺混
将有问题的原油与无问题的原油掺混,也许是腐蚀控制最常用的方法。
但是,有时掺混不能明显减缓腐蚀问题,或者两种原油之间缺乏足够的灵活性,使掺混不能成为有效的腐蚀控制方法。
在这两种情况下,需要采用其他腐蚀控制措施。
脱盐
正如上文已经讨论过的,脱盐是个预处理工艺,专用来减少原油中的盐含量。
通常脱盐的目标是要把盐含量降到小于3ppm。
除去盐分,就可以减少在原油蒸馏装置的预热区和闪蒸区因为水解而产生的HCl的量。
除了脱盐外,脱盐过程还能够除去原油中夹杂的固体杂质,如砂、盐、铁锈、石蜡晶体等。
除去这些杂质有助于减少加热器和预热换热器中发生堵塞和结垢问题。
加苛性碱
脱盐后的原油中加入少量稀的苛性碱(氢氧化钠[NaOH])往往是减少预热器里释放出的HCl的量的有效方法。
苛性碱把HCl转化成热稳定性良好的氯化钠(NaCl),由此减少了产生的游离HCl的量。
尽管加入苛性碱的效果是十分有效的,但是,在成列原油预热设备里存在结垢风险,假如没有恰当加以控制,还会在下游装置中发生一系列问题,如加快常压蒸馏塔、减压蒸馏塔和减粘裂化装置或焦化装置结焦,引起碱致应力腐蚀开裂,发生催化剂污染问题等。
避免加热炉里发生结焦问题的一个常用措施,是根据下游氯化物含量(在常压蒸馏塔塔顶水里20ppm至30ppm)控制注入的量,或者限制钠的含量(在减压蒸馏塔的塔底残渣中20wppm至50wppm)。
最好选用新鲜的苛性碱而不是已经用过的苛性碱,两个主要理由是:
1.已经用过的苛性碱往往有不同含量的游离的或可利用的NaOH来中和HCl,结果使恰当控制变得非常困难。
2.已经用过的苛性碱根据其来源,能够明显促进预热换热器发生结垢。
为消除注入苛性碱产生负面影响并使之达到最大的效率,彻底混合是必要的。
为了实现良好的混合,常常把苛性碱加到脱盐后的原油增压泵的入口。
有些炼厂把小股稀的苛性碱注入脱盐后的原油中混合,然后把混合好的流体注入主工艺流体。
不推荐把苛性碱注入脱盐装置的上游,因为脱盐装置里水的pH值高,能够造成乳状液的形成,并驱使氨进入原油中。
并且,在发生盐水解的地方,苛性碱不会与之发生反应,而只能作为脱盐装置盐水被排出。
对于没有配备脱盐设备的装置,要