Разделение случаев из базы данных о потенциальных опасностях коррозии из‑за паноса | Коррозия и утечка хлорида аммония на стенке колонны в районе возврата обогащённого абсорбционного масла из разделительной колонны каталитической установки

Основная информация

 

Фон

В 2025 году на десятом уровне платформы разделительной колонны каталитического установки одного предприятия произошла утечка в районе присоединения линии возврата обогащённого абсорбционного масла к колонне, причём место утечки показано на рис. 1.

Рис. 1. Фотография места утечки на колонне фракционной перегонки

 

В ходе вихретокового контроля, проведённого с учётом данной утечки, было выявлено, что в районе утечного отверстия наблюдается серьёзное утонение стенки: минимальная толщина стенки составляет 3,3 мм, а степень утонения достигает 72,5%. В том же горизонтальном участке справа от утечного отверстия (длиной 30–40 см и шириной 5 см) также имеется заметное утонение. На западной стороне платформы десятого этажа наблюдается зона с утонением более 50%, а вблизи линии отбора авиационного керосина — зона с утонением более 30%. Все указанные зоны утонения и местоположение утечного отверстия находятся на одном уровне, на расстоянии 25 см над опорным кольцом теплоизоляционного материала; соответствующая этому участку внутренняя структура башни — колонна для сбора жидкости.

 

Исследование технологического процесса

Место утечки в колонне фракционирования находится вблизи участка возврата обогащённого абсорбционного масла в колонну; обогащённое абсорбционное масло, отводимое из нижней части колонны вторичной абсорбции, возвращается между двумя слоями насадки в колонне фракционирования, при этом температура на входе в колонну составляет около 88 °C, а температура внутри колонны — примерно 150–160 °C.

 

Рис. 2 Схема технологического процесса

Анализ коррозии

1) Идентификация механизма коррозии

Утечки и уменьшение толщины в разделительной колонне могут быть вызваны коррозией хлористым аммонием. Место утечки находится вблизи линии возврата обогащённого абсорбционного масла в колонну; температура возврата обогащённого абсорбционного масла в колонну составляет около 90 °C. Когда обогащённое абсорбционное масло возвращается в разделительную колонну, это может привести к образованию локальных зон низких температур внутри колонны. Согласно эксплуатационным данным установки на тот момент, температура кристаллизации солей аммония на данной установке составляет около 147 °C, а точка росы разделительной колонны — около 98 °C, что может привести к образованию жидкой фазы воды. Температура в локальных зонах низких температур ниже температуры выпадения хлористого аммония в виде осадка, а наличие жидкой воды способствует развитию коррозии хлористого аммония внутри колонны.

При этом утечка и местное утонение в колонне фракционирования обладают важной особенностью: на одном и том же уровне в горизонтальном направлении наблюдается утонение, расположенное на расстоянии 25 сантиметров выше опорного кольца из теплоизоляционного материала. В данной области внутренняя структура колонны представлена жидкостным тарелочным устройством; согласно анализу, в месте пересечения жидкостной тарелки и стенки колонны хлорид аммония легко накапливается и образует отложения, что приводит к коррозии под слоем хлоридно‑аммониевых отложений.

Далее мы проанализируем влияние хлорида аммония на коррозию с двух сторон: по свойствам сырья и технологическим параметрам. Конкретное содержание приведено ниже:

(1) Влияние свойств сырья

В течение трёх лет были проведены анализ и статистика содержания азота и хлора в смешанном сырье на установке каталитического крекинга II, как показано на рис. 3. До капитального ремонта в 2023 году среднее содержание азота составляло 2998 мг/кг, а среднее содержание хлора — 3,49 мг/кг; после капитального ремонта в 2023 году среднее содержание азота возросло до 4240 мг/кг, а среднее содержание хлора — до 4,4 мг/кг.

Как видно, после ремонта содержание азота и хлора в исходном сырье повысилось, что усилило риск коррозии хлорида аммония в колонне.

Рис. 3 Данные анализа содержания азота и хлора в смешанном сырье

(2) Влияние изменений в технологическом процессе

С точки зрения анализа технологических параметров, коррозия хлорида аммония может быть вызвана слишком низкой температурой возвратного потока обогащённого абсорбционного масла в колонну. На приведённом ниже графике показана статистика температуры возвратного потока обогащённого абсорбционного масла после капитального ремонта в 2023 году. Как видно, с момента запуска капитального ремонта до мая 2024 года температура возвратного потока обогащённого абсорбционного масла была достаточно высокой, достигая максимума около 130 °C, при средней температуре 115 °C. После проведения технологической настройки в мае 2024 года температура возвратного потока обогащённого абсорбционного масла снизилась; с мая 2024 года средняя температура составляет 94 °C, а минимальная — всего 86 °C. Слишком низкая температура возвратного потока обогащённого абсорбционного масла может привести к образованию локальных зон пониженной температуры внутри разделительной колонны (температура ниже температуры выпадения хлорида аммония в виде кристаллов, равной 147 °C), что способствует кристаллизации NH₄Cl и усиливает коррозию хлорида аммония.

 

Рис. 4 Тенденция изменения температуры возврата масла с высокой абсорбцией в колонну

2) Анализ коррозионных цепей

Температура внутри колонны в месте утечки составляет примерно 150–160 °C; контур разделён на низкотемпературный контур ректификационной колонны.

3) Анализ материалов

Материал фракционной колонны — 20G, без внутренней футеровки; материал относительно низкого качества и обладает плохой устойчивостью к коррозии аммоний хлоридом.

 

Выводы и рекомендации

1) Вывод

Это вызвано коррозией хлорида аммония в колонне разделения. Низкая температура возвратного потока насыщенной нефти в колонну приводит к образованию локальных зон низких температур в колонне. Температура в этих локальных зонах ниже температуры выпадения солей хлорида аммония, а наличие жидкой воды способствует развитию коррозии хлорида аммония внутри колонны; высокое содержание азота и хлора в исходном сырье усиливает риск коррозии хлорида аммония в колонне.

Место утечки соответствует внутренней структуре колонны — сливной тарелке; в месте пересечения сливной тарелки и стенки колонны хлорид аммония легко накапливается и образует отложения, что приводит к коррозии под слоем хлорида аммония.

 

2) Рекомендации

① В технологическом процессе повышается температура возврата масла с высокой степенью поглощения в колонну, чтобы предотвратить усиление риска коррозии хлорида аммония из‑за слишком низкой температуры возврата.

②При остановке производства проводится тщательная проверка участков выше уровня возврата обогащённого масла в колонну; при необходимости материал фракционирующей колонны следует заменить на углеродистую сталь с добавлением 0Cr13 (или 0Cr13Al).

Инсайты из данного случая

Данный случай коррозии обладает определённой спецификой: место коррозионной утечки находится в области, на которую обычно обращают мало внимания. Для нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятий, а также для компаний, занимающихся услугами по антикоррозионной защите на месте, предлагаем следующие рекомендации:

1. Проверка на коррозию при капитальном ремонте: в ходе предварительного сбора данных рекомендуется уделить особое внимание температурному режиму участка возврата дизельного топлива в колонну, расположенного ниже верхнего циркуляционного контура каталитической фракционирующей колонны. Если температура возврата в колонну значительно ниже проектных условий (и явно ниже температуры образования солей хлорида аммония), при осмотре внутри колонны следует уделять этому участку особое внимание.
2. Проверка ежедневных потенциальных опасностей: в повседневной работе следует уделять внимание изменениям температуры на участках низкотемпературного возврата в колоннах катализаторной фракционирующей колонны, гидрогенизационной десульфурационной колонны и фракционирующей колонны, а также на коксовой фракционирующей колонне, чтобы предотвратить образование солей из‑за локального понижения температуры внутри колонн вследствие холодного рециркулята. При проверке стенок колонн системы низких температур на верхней части колонны желательно ознакомиться с проектными чертежами оборудования, уделяя особое внимание стенкам колонн вблизи тарелок, отбойников и поддонов для сбора жидкости, проводя поясные сканирования.
3. Контроль ежедневной коррозии: осуществлять мониторинг температуры на участках отбора верхнего циркуляционного потока, возврата верхнего циркуляционного потока в колонну, отбора дизельного топлива, возврата газообразного дизельного топлива в колонну, а также возврата обогащённого абсорбционного масла в колонну и сравнивать эти данные с температурой кристаллизации хлорида аммония на верху колонны. Если температура опускается ниже температуры образования солевых отложений, необходимо выявить возможные риски образования кристаллов хлорида аммония и разработать меры по их предотвращению.

 

Центр коррозионных технологий Шэньян Чжунке Вэйэр

2015.11.27