利用在線(xiàn)分析技術(shù)的強大功能解決煉油廠(chǎng)腐蝕問(wèn)題

煉油廠(chǎng)的腐蝕問(wèn)題從過(guò)去到現在一直是許多研究、論文、課程與網(wǎng)上論壇的討論課題。盡管許多文獻記載表明人們對于腐蝕的理解已經(jīng)取得了長(cháng)足進(jìn)步，但是同樣表明這一問(wèn)題依舊存在，且大有愈加嚴重的趨勢。

據估算，全球煉油廠(chǎng)因腐蝕問(wèn)題所產(chǎn)生的費用每年約為 150 億美元。無(wú)從得知更為準確的數字，這是因為煉油廠(chǎng)不對外公開(kāi)其所面臨腐蝕問(wèn)題的程度，鑒于其所面臨的不斷增多的環(huán)境法規，這一點(diǎn)可以理解。必須指出的一點(diǎn)是，這些費用中并不包括利潤虧損以及損失的有效生產(chǎn)時(shí)間。NACE International 公布的一份分析報告顯示，單就美國而言，因煉油廠(chǎng)腐蝕每年造成的利潤虧損可能為120 億美元之多！

盡管關(guān)于此問(wèn)題進(jìn)行過(guò)廣泛的研究并編寫(xiě)過(guò)大量的文獻，但是人們對于腐蝕機理的許多方面尚不完全知曉。與石油煉制相關(guān)的問(wèn)題是腐蝕源并非只是一個(gè)，而是許多。令問(wèn)題更為復雜的是，許多腐蝕物會(huì )相互作用以及提高或抑制彼此之間的腐蝕性。此外，物理工藝條件同樣起著(zhù)一定作用；因此還必須考慮到溫度、流量與雷諾數。煉油廠(chǎng)的自身基礎設施同樣重要。顯然，管道、容器、焊接件與儀表等同樣不容忽視。鑒于可變因素太多，腐蝕顯然是一種復雜問(wèn)題。

硫

這種狀況之所以無(wú)法在短時(shí)間內得到改進(jìn)，原因之一便是高硫劣質(zhì)原油加工數量的增多。高硫原油是一種硫含量很高的原油（不同于低硫原油）。由于高硫原油原料成本較低，因此出于經(jīng)濟因素考慮受到煉油廠(chǎng)的青睞。此外，由于低硫原油幾近枯竭，因此可用數量減少。在高硫原油中，硫以硫醇、H2S、硫酸鹽、元素硫等形式存在。這些組分中有許多會(huì )產(chǎn)生化學(xué)反應，從而導致整個(gè)煉油過(guò)程中出現應力開(kāi)裂與硫酸腐蝕現象。

酸性

除了硫之外，原油中還含有許多由石油總酸值 (TAN)定量的組分。該值并非特定于某一種酸，而是指原油中可能存在的所有酸性組分，由中和 1 克石油中酸性物質(zhì)所需的氫氧化鉀數量確定。石油中常見(jiàn)的酸性物質(zhì)不僅有環(huán)烷酸等有機酸，而且包括礦物酸、H2S、HCN、CO2 等，所有這些物質(zhì)均會(huì )造成設備嚴重腐蝕。在腐蝕性化合物的如此侵蝕之下，即便是適用于酸性條件的材料也無(wú)法逃脫受損的后果。另外，基于成本考慮，TAN 較高的原油越來(lái)越受到青睞。

除鹽

原油除鹽是煉油的第一步，會(huì )對腐蝕與結垢產(chǎn)生直接影響。通過(guò)用水對原油混合與沖洗，鹽與固體物質(zhì)會(huì )轉至沉淀在油罐內的水相。靜電場(chǎng)加速油水分離，將造成結垢或者水解形成腐蝕酸的無(wú)機鹽大量去除。

化學(xué)品通常以破乳劑的形式添加，從而消除油/水乳化。此外，還加入苛性鈉等化學(xué)品，從而中和酸性組分。不過(guò)，如果不加以控制地加入苛性物質(zhì)會(huì )造成不利后果。過(guò)量苛性物質(zhì)會(huì )因為存在脂肪酸等原因形成肥皂。肥皂有助于穩定油水混合物以及阻礙分離過(guò)程。此外，過(guò)強的原油與水混合物會(huì )形成非常難以破除的乳化物。原油經(jīng)常是以乳化物的形式到達煉油廠(chǎng)，這是因為存在用于最大限度從油罐中提取石油的水分，水分也有可能自然存在于油罐中。事實(shí)證明，當乳化物過(guò)強時(shí)會(huì )無(wú)法破除。當出現這種情況時(shí)，大量的污染物會(huì )出現在下游過(guò)程當中，產(chǎn)生嚴重的后果。

一種可在中和酸性物質(zhì)與破乳方面均起到重要作用的工藝參數為過(guò)程 pH。認真監測除鹽污水中的 pH 值可確保高效定量苛性物質(zhì)或酸性物質(zhì)，從而節省下大量成本。油/水乳化物的穩定性部分取決于 pH 值。保持一定范圍內混合物的 pH 值可有助于破乳劑通過(guò)與水滴之間直接相互作用破除乳化物。因此，可改進(jìn)分離過(guò)程的速度與質(zhì)量，這樣將會(huì )減少帶水量，從而可大幅度降低下游腐蝕與結垢率。

蒸餾

即使是進(jìn)行了良好的除鹽操作，在下游加工過(guò)程中也依然會(huì )出現腐蝕劑大量存在的現象。一個(gè)良好的例證便是在原油蒸餾裝置中發(fā)生的酸性水腐蝕現象。在這一過(guò)程中會(huì )形成大量的酸性氣體，其中典型的氣體為硫化氫。注入原油塔內用于改進(jìn)分餾法的蒸氣會(huì )在裝置的上方冷凝。硫化氫在冷凝物中溶解，并形成一種會(huì )導致原油塔頂部區域及上方冷凝器出現應力腐蝕破裂的弱酸。這會(huì )導致頻繁地更換冷凝器的管件，在嚴重的情況下還需要更換整個(gè)原油塔頂部。

盡管煉油廠(chǎng)的操作人員對這種腐蝕原因相當地熟知，但是卻無(wú)法始終采取有效的應對措施。通常注入阻蝕劑與苛性鈉或苛性氨等許多中和劑，從而提高酸性水中的 pH 值。盡管這是一種典型的問(wèn)題解決方法，但是解決方法比問(wèn)題本身更加嚴重。由于存在多種酸性氣體與氨，因此會(huì )導致固體鹽沉積，其中硫化銨是造成堿性酸性水腐蝕的主要原因之一。當 pH值超過(guò) 7.6 時(shí)會(huì )嚴重提高硫化銨的腐蝕性。超量添加苛性物質(zhì)會(huì )很容易產(chǎn)生過(guò)高的 pH 值。因此，與除鹽相同，減小腐蝕的關(guān)鍵是準確控制 pH 值。通過(guò)測量原油蒸餾塔上方冷凝器進(jìn)水處的 pH 值，添加適量中和劑，不僅會(huì )減小腐蝕，而且會(huì )減少化學(xué)物質(zhì)耗用量。據報道，阻蝕劑的使用量減少了 15 % 以上。