常减压装置常顶空冷器出口管线腐蚀行为研究

doi:10.12422/j.issn.1006-396X.2026.04.006

摘要/Abstract

摘要：

对长周期运行的常减压装置进行检测发现，常压塔顶空冷器出口管线易出现非均匀减薄现象，局部减薄率超30%，管线穿孔、破裂的风险显著上升，易引发塔顶油气泄漏。因此，从管线材料、运行工况、工艺防腐等维度进行了分析。结果表明，管线减薄主要由气液两相流的冲刷腐蚀和常压塔顶低温区铵盐结晶沉积引发的垢下腐蚀造成。针对该问题，提出了改进管线材料、引入超声波-电脱盐协同破乳技术、强化原油破乳以降低Cl^-携带量、扩大塔顶注水量、新增在线除盐设施等一系列防腐优化方案。相关措施可有效减缓塔顶系统的腐蚀速率，延长设备服役周期，为常减压装置的安全、稳定、长周期运行提供技术支撑。

关键词: 常减压装置, 常顶空冷器, 腐蚀, 分析, 原因, 措施

Abstract:

Inspection of long-term operating atmospheric and vacuum distillation units reveals that non-uniform thinning frequently occurs in the outlet pipeline of the atmospheric tower overhead air cooler, with local thinning rates exceeding 30%. The risk of pipeline perforation and rupture increased significantly, which could easily cause overhead oil and gas leakage. Analyses were carried out from some dimensions including pipeline material, operating condition and process anticorrosion technology. The results show that pipeline wall thinning primarily originates from erosion corrosion induced by gas-liquid two-phase flow, as well as under-deposit corrosion resulting from ammonium salt crystal deposition in the low-temperature zone at the atmospheric tower overhead. In response to this problem, a series of anti-corrosion optimization plans were proposed, including improving pipeline materials, introducing ultrasonic-electric desalination synergistic demulsification technology, strengthening crude oil demulsification to reduce the amount of chloride ions carried, expanding overhead water injection volume, and adding online desalination facilities. Relevant measures can effectively mitigate the corrosion rate of the tower overhead system, extend the service life of the equipment, and provide technical support for the safe, stable, and long-term operation of atmospheric and vacuum distillation unit.

Key words: Atmospheric and vacuum distillation unit, Overhead air cooler, Corrosion, Analysis, Causes, Measures

中图分类号:

TE624

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图/表 14

图1 常顶冷凝冷却流程示意图

Fig.1 Schematic diagram of the condensation cooling process in atmospheric tower overhead

表1 部分常减压装置常顶空冷器的剩余壁厚统计结果

Table 1 Results of the remaining wall thickness of the overhead air cooler in atmospheric tower overhead

管束位置	部位	设计壁厚/mm	最小剩余壁厚/mm
管束位置	部位	设计壁厚/mm	2024-01	2024-05	2024-08
A-201A出口	8#弯头	9.50	7.50	7.32	6.97
A-201B出口	1#弯头	9.50	9.33	8.57	7.01
	8#弯头	9.50	8.77	7.35	6.74
	9#直管	9.50	7.89	7.54	7.09
A-201D出口	1#弯头	9.50	9.54	9.23	7.50
	5#直管	9.50	9.01	7.57	7.07
	7#弯头	9.50	8.31	7.48	7.33
A-201E出口	1#弯头	9.50	8.76	8.00	7.43
	6#直管	9.50	9.15	8.37	7.35
	7#弯头	9.50	8.96	7.26	6.75
	8#弯头	9.50	8.72	7.15	6.66
A-201G出口	12#三通	9.50	9.01	8.94	8.76
A-201H出口	9#直管	9.50	8.12	7.48	6.84
A-201I出口	5#直管	9.50	7.58	7.28	6.63
A-201I出口	8#弯头	9.50	7.45	7.13	6.44
A-201J出口	8#弯头	9.50	7.54	7.04	6.60

图2 常顶温度趋势图

Fig.2 Trend chart of temperature in atmospheric tower overhead

图3 常顶污水Cl-的质量浓度随时间的变化趋势图

Fig. 3 Variation trend of Cl? mass concentration in overhead condensed water with time

表2 2020-2024年氯相关指标统计结果

Table 2 Results of chlorine related indicators from 2020 to 2024

年份	$w ¯$ （有机氯）/（mg·kg^-1）		$ρ ¯$ （常顶污水Cl^-）/（mg·L^-1）	Cl^-指标合格率/%
年份	脱前原油	脱后原油	$ρ ¯$ （常顶污水Cl^-）/（mg·L^-1）	Cl^-指标合格率/%
平均值（2022-2024）	5.80	2.40	52.2	48
2020	10.29	6.70	216.0	0
2021	10.69	6.98	221.0	27
2022	6.19	3.07	54.4	46
2023	8.02	2.95	52.5	50
2024	3.22	1.04	49.8	47

表2 2020-2024年氯相关指标统计结果

Table 2 Results of chlorine related indicators from 2020 to 2024

年份	$w ¯$ （有机氯）/（mg·kg^-1）		$ρ ¯$ （常顶污水Cl^-）/（mg·L^-1）	Cl^-指标合格率/%
年份	脱前原油	脱后原油	$ρ ¯$ （常顶污水Cl^-）/（mg·L^-1）	Cl^-指标合格率/%
平均值（2022-2024）	5.80	2.40	52.2	48
2020	10.29	6.70	216.0	0
2021	10.69	6.98	221.0	27
2022	6.19	3.07	54.4	46
2023	8.02	2.95	52.5	50
2024	3.22	1.04	49.8	47

表3 2024年3月、6月试用脱氯剂实验数据统计结果

Table 3 Results of trial dechlorination agent test data in March and June 2024

时间	批次	$w ¯$ （有机氯）/（mg·kg^-1）		有机氯脱除率/%	$ρ ¯$ （常顶污水Cl^-）/（mg·L^-1）
时间	批次	脱前原油	脱后原油	有机氯脱除率/%	$ρ ¯$ （常顶污水Cl^-）/（mg·L^-1）
3月空白试验	第一批次	8.21	2.35	71.37	56.8
2024-03-01-2024-03-22	第一批次	3.40	0.94	69.69	97.6
2024-03-23-2024-04-01	第一批次	3.68	0.66	81.52	94.6
6月空白试验	第二批次	0.79	0.75	3.05	32.4
2024-06-18-2024-06-24	第二批次	1.85	1.51	18.21	37.8

表3 2024年3月、6月试用脱氯剂实验数据统计结果

Table 3 Results of trial dechlorination agent test data in March and June 2024

时间	批次	$w ¯$ （有机氯）/（mg·kg^-1）		有机氯脱除率/%	$ρ ¯$ （常顶污水Cl^-）/（mg·L^-1）
时间	批次	脱前原油	脱后原油	有机氯脱除率/%	$ρ ¯$ （常顶污水Cl^-）/（mg·L^-1）
3月空白试验	第一批次	8.21	2.35	71.37	56.8
2024-03-01-2024-03-22	第一批次	3.40	0.94	69.69	97.6
2024-03-23-2024-04-01	第一批次	3.68	0.66	81.52	94.6
6月空白试验	第二批次	0.79	0.75	3.05	32.4
2024-06-18-2024-06-24	第二批次	1.85	1.51	18.21	37.8

表4 2021-2024年原油的硫质量分数和酸值汇总结果

Table 4 Results of sulfur content and acid value of crude oil from 2021 to 2024

年份	w（硫）/%	酸值/（mgKOH·g^-1）
2021	0.81	0.36
2022	0.83	0.42
2023	0.77	0.39
2024	0.78	0.38

表5 2015-2024年平均常顶石脑油量汇总结果

Table 5 Summary results of average normal top naphtha volume from 2015 to 2024

日期	平均常顶石脑产油量/（t·h^-1）
2015	174.4
2016	166.8
2017	173.3
2018	182.4
2019	183.0
2020	181.5
2021	184.4
2022	197.5
2023	211.9
2024	197.9

表6 2018-2024年常顶污水pH、Fe2+监测指标统计结果

Table 6 Summary statistics of pH and Fe2? concentrations in overhead condensate from 2018 to 2024

年份	pH	pH指标合格率/%	ρ（Fe²⁺)/（mg·L^-1）	Fe²⁺指标合格率/%
2018	6.77	96.99	1.55	96.84
2019	6.53	98.09	0.83	100.00
2020	6.28	96.93	0.78	100.00
2021	6.39	97.81	0.98	96.95
2022	6.53	98.61	0.69	100.00
2023	6.52	98.63	0.70	98.96
2024	6.58	100.00	0.91	100.00

图4 2015-2024年原油加工量变化趋势图

Fig.4 Crude oil processing volume trend chart from 2015 to 2024

表7 原油加工量统计结果

Table 7 Statistics of crude oil processing capacity

工况编号	日期	原油加工量
1	2023-06-12	阿曼原油620 t/h、普鲁托尼原油200 t/h、南巴原油140 t/h、萨里尔原油100 t/h、流花原油50 t/h
2	2023-07-03	阿曼原油600 t/h、南巴原油220 t/h、图皮原油220 t/h、流花原油60 t/h
3	2024-05-04	阿曼原油230 t/h、拉比原油140 t/h、普鲁托尼原油250 t/h、ESPO原油150 t/h、南巴原油130 t/h、恩平原油100 t/h
4	2024-05-24	阿曼原油640 t/h、WTI原油200 t/h、普鲁托尼原油130 t/h、拉比原油150 t/h

表8 4种工况的混合原油性质参数

Table 8 Properties of mixed crude oil under four operating conditions

工况编号	API	ρ/（kg·m^-3）	w（硫）/%	酸值/（mgKOH·g^-1）	w（残碳)/%	w（沥青质)/%
1	35.75	859.8	0.819	0.55	3.91	0.98
2	33.80	852.9	0.860	0.40	3.07	1.00
3	34.65	863.3	0.896	0.52	3.48	1.23
4	34.28	860.0	0.514	0.38	3.65	1.05

表9 不同原油工况、原油加工量下的常压塔相关参数统计结果

Table 9 Statistical results of atmospheric tower parameters under different crude oil conditions and processing throughputs

工况编号	原油加工量/ （t·h^-1）	ρ/（kg·m^-3）	常顶压力/kPa	常压塔进料段至常顶压降/kPa	常顶产气量/（t·h^-1）	常顶产油量/（t·h^-1）	总管流速/（m·s^-1）
设计值	1 100	855.5	-	-	2.42	199.76	22.89
1	1 100	859.8	161.7	20.49	4.66	216.12	25.58
2	1 100	852.9	164.86	19.98	4.66	219.44	26.56
3	1 000	863.3	128.74	19.17	4.60	173.8	23.82
4	1 120	860.0	161.58	21.05	4.34	201.27	26.57

图5 2023年1月至2024年8月常减压装置的原油加工量、常顶压力与全塔压降图

Fig.5 Crude oil throughput, overhead pressure, and total pressure drop of the atmospheric-vacuum distillation unit from January 2023 to August 2024

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