摘  要：原油劣質化趨勢、裝置長周期安全運行及環境保護不斷增加的壓力，成為目前國內煉油企業面臨的嚴峻挑戰。中國石化設備防腐蝕中心以煉油企業腐蝕問題為導向，通過開展腐蝕流程分析、設備管線適應性評估、制定工藝防腐和腐蝕監檢測方案、建立重點區域腐蝕控制回路、開展日常防腐監督及動態維護等一系列舉措，形成了集“腐蝕分析、評估、監測、控制”一體化的煉油企業腐蝕控制技術體系，規范了腐蝕控制技術及措施的實施流程，實現了煉油企業生產裝置運行期間的腐蝕監控和管理。該技術在某煉油企業的應用實踐取得了顯著成效，實現了工藝防腐和設備防腐的初步融合，有效控制了煉油裝置腐蝕風險，為煉油裝置長滿安穩運行提供了有效保障。

關鍵詞：煉油企業  腐蝕控制技術 腐蝕流程分析 工藝防腐  腐蝕監檢測  腐蝕控制回路

1  前言

原油劣質化趨勢、裝置長周期安全運行及環境保護不斷增加的壓力，成為目前國內煉油企業面臨的嚴峻挑戰[1-3]。近年來，我國煉油企業在石油加工過程中的腐蝕控制方面取得了長足進步，API RP571[4]、API RP581[5]、GB/T 30579[6]和GB/T 26610[7]等技術文件和標準的頒布與實施對于煉油裝置腐蝕類型的判別和控制提供了明確的指南，高硫、高酸原油加工裝置選材導則（SH/T 3096、SH/T 3129）[8-10]的頒布與實施，也基本消除了煉油裝置由于材料選擇導致的腐蝕問題。

煉油裝置在建成后，作為腐蝕反應條件之一的金屬材料很難改變，改變腐蝕反應的另一條件——反應參數（如腐蝕性介質含量和工藝條件溫度、壓力、流態、流速等），是切實可行且有效的。一方面，通過降低腐蝕性介質的濃度或腐蝕環境到一個可接受的水平，使系統結構材料的耐蝕能力恰好能夠滿足使用要求；另一方面，通過工藝參數調控，改變腐蝕環境，改變腐蝕反應所需的工藝環境條件，阻止或破壞腐蝕反應。針對低溫系統的腐蝕工況，尤其是含水、腐蝕性、多相流工況下復雜多變的腐蝕特性，單純依靠材質升級往往不能解決問題，工藝防腐和設備防腐的協同實施是解決低溫系統腐蝕的有效防腐方式[11-13]。

2  腐蝕控制技術基本原理

基于煉油企業面臨原料劣質化、長周期運行、環護法規日益嚴格等現狀，在集團公司煉油事業部的支持下，中國石化設備防腐蝕研究中心，與洛陽工程公司合作開發了針對煉油裝置的“腐蝕分析、評估、監測、控制”一體化的腐蝕控制技術，并編制了規范化操作流程和標準化技術規范，實現煉油企業生產裝置運行期間的防腐蝕全流程管理，保障了煉油裝置的安全穩定長周期運行。該技術的基本原理見圖1所示。

圖1  煉油企業腐蝕控制技術基本原理

（1）煉油裝置腐蝕流程分析：基于具體加工裝置的工藝流程、原料性質、設備和管道信息，梳理并分析主要腐蝕類型，結合標準《API RP 571-煉油工業靜設備損傷機理》，歸納分析了各加工裝置主要腐蝕類型，并分析了每種腐蝕類型的腐蝕機理、敏感材料、影響因素、易腐蝕設備和管道，建立了針對不同加工裝置腐蝕信息索引表，繪制了各加工裝置的腐蝕流程圖。

（2）煉油設備和管道腐蝕評估：基于加工裝置的腐蝕流程分析和腐蝕流程圖，依據標準“API RP 581-基于風險的檢驗方法”、“SH/T 3096-高硫原油加工裝置設備和管道設計選材導則”和“SH/T 3129-高酸原油加工裝置設備和管道設計選材導則”，結合加工裝置物流性質、工藝條件和設備管道材質，進行煉油裝置設備和管道腐蝕嚴重程度的定量評估，一方面針對裝置瓶頸部位制定材質升級方案，另一方面基于腐蝕評估結果確定各原料性質控制指標，有效控制裝置腐蝕風險。

（3）煉油裝置工藝防腐與腐蝕監檢測實施方案：編制了《中國石化煉油工藝防腐蝕管理規定實施細則》[14]；在裝置腐蝕流程分析的基礎上，依據裝置的腐蝕流程圖、設備和管道的材質、以及工藝防腐措施，通過系統分析裝置腐蝕類型及其特點，確定各裝置的腐蝕監檢測部位和方式。

（4）煉油裝置腐蝕控制回路：借鑒腐蝕回路[15-17]和完整性操作窗口[18-20]的理念，針對煉油裝置重點腐蝕部位，尤其是低溫腐蝕的高風險部位，建立重點操作參數、工藝防腐參數及腐蝕監檢測參數等的管控清單，并集成在同一操作窗口內進行展現及管理。通過對關鍵操作參數進行核算，以腐蝕控制回路操作窗口為基礎可在裝置運行期間開展防腐日常管理，有效監控工藝防腐實施效果及裝置腐蝕狀態，及時發現腐蝕隱患，便于分析異常原因、提出應對措施，以保障裝置的安全穩定運行。

（5）煉油裝置腐蝕控制技術體系建設：為有效控制煉油裝置腐蝕風險，以裝置腐蝕問題為導向，基于“腐蝕分析、評估、監測、控制”一體化的腐蝕控制實施方案，遵照規范化操作流程和標準化技術規范，實現了煉油企業生產裝置運行期間的腐蝕監控和管理，保障了煉油裝置的安全穩定長周期運行。

3  腐蝕控制技術應用實踐

3.1  腐蝕流程分析

針對某企業全廠煉油加工裝置，基于工藝流程、原料性質、設備和管道等信息，梳理并分析主要腐蝕類型，總結各自腐蝕機理、影響因素及主要影響設備部位和區域；并歸納出需要重點關注的腐蝕類型及腐蝕部位，將主要腐蝕類型及其嚴重程度在工藝流程圖上進行半定量描述，完成全廠主要加工裝置腐蝕流程圖繪制。例如，對于1#蒸餾裝置，其常壓分餾單元腐蝕流程圖如圖2所示，裝置各部位、腐蝕類型及嚴重程度統計如表1所示。

其中，因為裝置依據加工高硫原油設計，高溫部位選材滿足要求，其腐蝕在可控范圍內。而對于低溫部位，由于原油的密度、鹽含量、氯含量逐年增加，造成原油脫后含鹽長期居高不下，由此引發的后繼加工裝置低溫部位腐蝕相對嚴重。

圖2  1#常壓蒸餾單元腐蝕流程圖

表1  1#蒸餾裝置腐蝕類型、影響部位及嚴重程度索引

3.2  腐蝕適應性評估

某企業原加工原油硫含量0.9%、酸值0.7mgKOH/g，后根據要求需加工劣質化原油（硫含量約1.5%、酸值約1.08mgKOH/g），因此需要對相關加工裝置開展腐蝕適應性評估，確定各裝置主要設備和管道的薄弱部位，并對薄弱部位制定材質升級方案。下面以該企業1#常減壓蒸餾裝置為例介紹腐蝕適應性評估過程。

1#常減壓蒸餾裝置原油及各側線油品中硫含量和酸值分布見表2，基于表中數據并依據相關標準，結合工藝條件和設備管道材質、歷史檢維修情況，評估出設備管線薄弱部位，并給出了相關建議，分別見表3、4。

表2  1#常減壓裝置各側線餾分的硫含量和酸值分布

表3  設備腐蝕評估薄弱部位及相關建議

表4  高溫管線的腐蝕評估薄弱部位及相關建議

3.3  防腐監檢測方案制定

腐蝕監檢測常用技術手段包括在線測厚針、在線腐蝕探針、在線pH計、人工超聲測厚、紅外測溫、內窺鏡檢查等等[21-23]。根據企業腐蝕監檢測技術應用現狀，針對定點測厚建立了“一圖三表”測厚管理方案，如圖6所示。然后在此方案基礎上以裝置為單元，制定了全廠煉油加工裝置測厚布點方案在線測厚布點方案。例如，常減壓蒸餾裝置初餾塔及常壓蒸餾單元測厚布點方案如表5所示。

（1）定點測厚分布圖 

（2）定點測厚統計表

（3）定點測厚信息表

（4）測厚數據記錄表

圖3  “一圖三表”測厚管理體系示例

表5  測厚布點方案（初餾及常壓蒸餾單元部分）

3.4  腐蝕控制回路建立

為了有效控制加工裝置低溫部位腐蝕狀況，監測工藝防腐蝕實施效果，選取各裝置重點腐蝕區域總計18處，建立腐蝕控制回路操作窗口，如表6所示。參照工藝防腐實施細則[7]等相關標準，編制關鍵參數管控清單，并針對關鍵參數進行核算，提出控制建議，并以此為基礎開展防腐日常管理，監測腐蝕情況及工藝防腐實施效果，及時發現腐蝕隱患、分析異常原因、提出應對措施。其中，1#常壓塔頂冷凝冷卻系統腐蝕控制回路如圖5所示，關鍵參數及推薦控制范圍如表7所示，關鍵參數中塔頂水露點溫度及注水量根據操作條件通過工藝流程模擬實時計算獲得。

表6  某煉油企業腐蝕回路索引

圖4  常壓塔頂系統腐蝕控制回路操作窗口

表7  常壓塔頂系統關鍵控制參數

基于腐蝕控制回路操作窗口可以實現DCS工藝操作數據的實時顯示，也可通過按鈕鏈接至LIMS、在線監測等系統查詢分析相關數據，對關鍵參數進行有效監控。

3.5  應用實施效果

該企業自2018年9月基于建立的腐蝕監控技術體系，在12套煉油裝置進行了工業應用，以煉油裝置腐蝕問題為導向，利用基于PI系統地腐蝕控制回路窗口，實現了閉環的工藝防腐技術管理模式。企業技術和操作人員及時掌握生產裝置的腐蝕狀況，運行1年來發現腐蝕隱患40余項，及時采取針對性防護措施，優化調整工藝防腐措施和腐蝕監測方案，有效地降低了腐蝕風險，避免了腐蝕泄露和非計劃停車，保障了煉油裝置的安全穩定運行，具有十分顯著的經濟效益。

4 結論

綜上所述，以煉化設備腐蝕問題為導向，初步建立了“腐蝕分析、評估、監測、控制”一體化的工作流程，該技術在煉油企業的應用實踐取得了顯著成效；煉油企業腐蝕控制技術建立了煉油裝置腐蝕流程分析和設備管線腐蝕適應性評估方法和工作流程，為掌握裝置腐蝕狀況和薄弱部位，應對性材質升級提供了成熟的、科學的技術方法可理論基礎。

煉油企業腐蝕控制技術有效融合工藝防腐與設備防腐，工藝防腐方面建立了腐蝕回路控制窗口，形成閉環的工藝防腐技術管理模式，對裝置重點低溫腐蝕部位的工藝操作形成了有效監控，同時加強了腐蝕監檢測及物料性質化學分析數據監測，能夠及時掌握裝置生產運行變化，對煉油裝置工藝防腐的實施和效果進行評價，從而有效控制低溫腐蝕部位腐蝕風險；設備防腐方面建立了“一圖三表”測厚管理體系，針對重點腐蝕部分的設備管線制定定點測厚方案，在裝置運行期間分步實施測厚計劃，可對壁厚情況形成有效監測，降低了腐蝕泄露風險。

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第一作者簡介

張宏飛，專業副總，高級工程師，畢業于中國石油大學（北京）金屬材料專業，長期從事石化設備腐蝕與防腐科研工作。