北蒸馏装置壁厚在线监测技术应用浅析

北蒸馏装置壁厚在线监测技术应用浅析

赵含斌

中国石油锦西石化炼油联合一部

摘要：介绍了常减压北蒸馏装置2020年改造前后壁厚在线监测系统运行情况,随着石化分公司进口原油比例增加，原油种类、混炼比例变化较为频繁，使电脱盐难度增加，增加了常减压系统腐蚀的风险,在采用壁厚在线监测技术手段后，可以监测易腐蚀点壁厚数据的变化，根据数据及时采取工艺手段进行调整，预防和控制因设备腐蚀造成的泄漏事故，有助于提高炼油设备管理的安全水平，对装置安全平稳运行起到十分必要的作用。

关键词：常减压腐蚀   在线监测

1.引言：

常减压装置腐蚀一直是炼油系统亟待解决的难题，蒸常顶冷却系统的低温露点腐蚀、垢下腐蚀，高温系统的环烷酸腐蚀、硫腐蚀，很多发生安全生产事故的原因就是设备严重腐蚀造成的，因此对重点易腐蚀部位进行在线监测是十分必要的，在腐蚀发生的前期就采取工艺措施进行处理，才能降低装置运行的风险，减少事故的发生。壁厚在线监测系统的有效应用，可以及时发现腐蚀变化，指导工艺注剂调整并评估注剂效果，为制定防腐策略提供数据支持。

2、应用背景：

北蒸馏装置曾掺炼安哥拉卡宾达（高氯）和苏丹达尔（高酸）等原油。2018年以来，装置开始掺炼以俄罗斯原油为主要品种的含硫原油，主要加工大庆－俄罗斯混合原油（俄罗斯原油掺炼量为10%)、安哥拉卡宾达、利比亚萨利尔－马西拉、苏丹达尔、尼罗、俄罗斯和拉比混合原油。安哥拉卡宾达原油的盐含量、氯含量较高，对三顶低温部位的腐蚀影响较大；苏丹达尔原油酸值较高，对装置高温部位的腐蚀影响较大；俄罗斯(ESPO)原油的硫含量、氯含量也相对较高。尤其是巴西MERO原油的总氯和氮含量均偏高，会导致塔顶发生结盐腐蚀问题。加工原油中，总氯较高的共有7种，其中巴西MERO原油、 安哥拉卡宾达原油属于高氯、高氮原油。掺炼高氯原油比例的上升，随着加工原料腐蚀性介质的升高，电脱盐系统出现脱后原油含盐合格率下降，装置低温腐蚀加剧等问题，造成装置 “三顶“低温部位的H2S-HCl-H20腐蚀，以及结盐腐蚀风险加大，塔顶的冲刷和露点温度后移、结盐、腐蚀加剧非常严重，曾出现常压塔塔体、常顶油气空冷器频繁泄漏的情况发生。

3.北蒸馏改造前后腐蚀监测情况对比

3.1改造前情况

2020年改造前，北蒸馏装置腐蚀在线监测采用的是电感探针，安装在常顶空冷片出口，数量只有1台，主要腐蚀监测手段还是采用定期定点测厚，不仅测厚周期长，根据操作人员手法的不同、检测位置相对不固定，导致测厚误差也较大，还不能随时监测易腐蚀点的壁厚变化；电感探针虽然可以随时测量设备内腐蚀损耗，指导工艺防腐，但是由于它的工作原理是探针试片受到腐蚀后其横截面积的减少会引起交流信号发生变化，通过信号的变化来计算测量组件的减薄量和腐蚀速率，其优点是灵敏度较高，但正是为了保证其灵敏度，探头表面做的很薄，如果在腐蚀较严重的情况下，探头寿命不长，需要及时进行更换。经北蒸馏装置的使用经验来看，一般需要每年更换1次，而且在线更换时需要抽出探针，往往会有介质泄漏，容易造成风险隐患。

3.2改造后情况

2020年改造后，北蒸馏装置改用艾默生厂家的腐蚀在线监测设备，安装了12台贴壁式在线监测设备，主要安装在蒸常顶馏出线进换热器入口总管、减顶油气水冷器大气腿等上周期容易发生低温露点腐蚀的部位，以及减压侧线泵出口、常减压转油线等容易发生高温硫腐蚀部位，探头位置如表1所示。这种设备采用的是压电超声测量技术，它的工作原理是探头发出超声波，通过波导杆传递超声波到被测物体并经过另一个波导杆传输回探头，通过对超声波形进行包络，以表面波和一次回波包络线最高点之间的时间作为超声波在被测物体内部传播的时间，得到被测物体的厚度=超声波在被测物体中的传播速度×时间/2（如图1所示）。

表1

图1

这项技术的特点是：

1、使用波导杆传递超声波，可以使传感器远离管壁，探头安装了温度传感器，实时将管线温度变化传输至测量仪器，自动自行补偿校正，将温度影响降到最低，并提高了检测精度，如图2所示。

图2

2、这种设备可以通过卡箍或焊接螺柱的方式安装在被测物体上，通过螺栓进行连接，属于一种非侵入式腐蚀监测手段（如图3所示）。相比于电感探针来说维护更加方便，除了首次安装外无需额外维护；采用电池寿命长达5~6年；并采用无线传输信号，免除了现场布线施工，减少了现场作业维护环节，降低了现场施工的风险。

图3

3、数据准确，能及时发现腐蚀，以上周期频繁发生泄漏的常顶馏出线为例（图4）：

图4 常顶馏出线腐蚀在线监测2#点壁厚变化趋势图

通过此图可以看到2021年10月份开始壁厚曲线下降较快，腐蚀速率系统显示达到了0.5mm/a，根据此系统提供的数据开始进行工艺调整，2021年12月份通过不断调整工艺措施，增加常顶注水量及调整雾化喷头水量，将腐蚀速率降低到0.2mm/a以下，常顶馏出线原始壁厚为14.2mm，系统显示壁厚降到13.5mm，为了验证此系统数据精度的准确性，2022年对此点进行了脉冲涡流检测，检测报告（图5）显示壁厚13.5~15.7mm，与在线监测系统显示数据相符。

图5

4、结论：

艾默生的此项壁厚在线监测技术可以实现高温环境下准确监测壁厚变化，该技术可以将传感器方便快捷的安装到监测点，无需耦合剂，适用于高温（最高可达 600℃）、高压、临氢等危险环境下的管线的长期有效监测；采用可靠的无线网络传输技术，监测数据传输连续、准确，还节省了信号传输电缆等费用及布线工作；系统安装方便，易于更换或扩充测点，有利于现场人员安全操作，既能避免现场人工测厚产生的误差，也能一次性解决电感探针频繁更换产生的费用及带来的介质泄漏风险。应用结果表明测点腐蚀监测数据传输稳定、准确可靠，为工艺防腐制定防腐策略，验证防腐措施准确性提供了数据支持，能够保证装置长周期安全稳定运行。

参考文献

1、梁自生等.在线腐蚀监测技术在炼油装置上的应用研究[J].石油化工腐蚀与防护.2003,20(4):51~55                                 2、黄胜清. 超声波测厚技术的应用[J].化工管理.2015(9):47-48。