酸水汽提裝置的腐蝕原因分析與整改措施

馬志勛（神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)煤炭化學(xué)工業(yè)分公司烯烴公司合成車間 寧夏 銀川 750411）

一、課題的提出及研究意義

酸水換熱器腐蝕泄漏；酸水汽提塔塔盤出現(xiàn)塔盤結(jié)垢現(xiàn)象；汽提回流罐罐體腐蝕嚴(yán)重，不定期出現(xiàn)罐體內(nèi)表面局部腐蝕及均勻腐蝕現(xiàn)象；酸水外送泵頻繁出現(xiàn)機(jī)封腐蝕、葉輪腐蝕、軸套腐蝕和口環(huán)腐蝕等造成的泄漏和打量減少等問題；酸水氣相、液相管線有腐蝕減薄現(xiàn)象。

為解決因腐蝕而帶來的諸多問題，特展開原因分析并提出相應(yīng)解決措施。

二、酸水汽提裝置腐蝕原因分析

工藝介質(zhì)成分化驗(yàn)單結(jié)果：PH：9.62 電導(dǎo)率：101.1 mS；總?cè)芙夤腆w：172.2 ppt；總硬度（CaCO3）：57.7 ppm；鈣硬度（CaCO3）：49.5 ppm；總堿度（CaCO3）：158000 ppm；氯離子（CL）：2160 ppm；硫酸鹽（SO4）：31860 ppm；氨氮（NH4-N）：45000ppm；COD:11900ppm。

從以上的分析結(jié)果及出現(xiàn)腐蝕的一些現(xiàn)象可以判斷：

系統(tǒng)中漏入了大量的循環(huán)冷卻水，導(dǎo)致?lián)Q熱器殼程管口處有大量的垢。

從酸水汽提單元的流程可知，正常的Ca硬度，Cl離子，SO4不蒸發(fā)揮發(fā)，Ca硬度，CL離子，SO4等離子不進(jìn)入蒸發(fā)酸水凝液，因此蒸發(fā)酸水凝液中不應(yīng)當(dāng)有Ca硬度，CL離子，SO4離子等，這些離子主要從循環(huán)冷卻水中漏入。酸水凝液側(cè)的高Cl離子可能是導(dǎo)致酸水凝液側(cè)不銹鋼腐蝕的主要原因。

Cl離子和H2S腐蝕為主要腐蝕根源，參考《金屬腐蝕手冊》及《石油化工裝置設(shè)備腐蝕與防護(hù)手冊》，分析罐內(nèi)局部腐蝕為Cl離子引起的點(diǎn)蝕癥狀，均勻腐蝕為濕H2S+CO2+H2O低溫腐蝕及氯離子引起的電偶腐蝕。

接管斷裂：罐體材質(zhì)為304L，含碳量較低為0.03%以下，接管的斷裂應(yīng)該是HCL+CO2+H2O+H2S聯(lián)合腐蝕介質(zhì)下在拉引力下發(fā)生的應(yīng)力腐蝕，金屬筒體首先在Cl離子作用下產(chǎn)生點(diǎn)蝕導(dǎo)致不銹鋼鈍化膜無法修復(fù)，繼而CO2、H2S形成的H2CO3、H2S溶液腐蝕金屬，在接管處附加的拉應(yīng)力作用下造成接管脆斷。

封頭點(diǎn)腐蝕:304l不銹鋼因?yàn)殁g化膜的保護(hù)，在濕H2S環(huán)境下一般不會(huì)產(chǎn)生析氫腐蝕。但304L不銹鋼為不穩(wěn)定奧氏體不銹鋼，其耐點(diǎn)蝕系數(shù)較低，耐Cl離子腐蝕能力較低，且隨著溫度上升耐腐蝕能力會(huì)大幅度降低。罐體介質(zhì)中無機(jī)鹽帶來的CL離子透過表面Cr2O3氧化層，通過與Cr2O3絡(luò)合破壞鈍化膜，與鈍化膜一起溶解于溶液中，腐蝕介質(zhì)進(jìn)一步與鋼中Fe接觸形成化學(xué)腐蝕，由于基體與局部腐蝕區(qū)電極電位不一樣，在一定程度上會(huì)直接發(fā)展為電偶腐蝕，甚至有可能在導(dǎo)電液中形成電化學(xué)腐蝕。斷裂的接管內(nèi)表面焊縫較薄為均勻腐蝕，就是電化學(xué)腐蝕的結(jié)果。另外由于反應(yīng)過程中生成NH4HCO3、NH4HS2、FeS等懸浮物，NH4HCO3、NH4HS2依舊具有腐蝕性，附著在筒體表面，會(huì)因電極電位不同會(huì)導(dǎo)致垢下局部腐蝕。

在參考資料中發(fā)現(xiàn)，HCL+CO2+H2S+NH3+H2O，不僅會(huì)造成不銹鋼穿孔，碳鋼材料也會(huì)產(chǎn)生腐蝕現(xiàn)象。這是因?yàn)镃O2在含量較高情況下與NH3溶解于水在低溫下生氨基甲酸銨，氨基甲酸銨為白色固體，難溶的鹽，在高溫下會(huì)發(fā)生水解，并形成氫氰酸，會(huì)加速設(shè)備腐蝕，形成垢下腐蝕等。此種腐蝕現(xiàn)象常發(fā)生在尿素裝置。

三、防腐措施

解決系統(tǒng)問題，應(yīng)解決Cl離子點(diǎn)蝕問題及CO2+NH3+HCL+H2S聯(lián)合腐蝕介質(zhì)下的濕H2S腐蝕問題。由以上分析可得出我廠酸水汽提裝置以下整改措施：

1.使用碳鋼材質(zhì)比不銹鋼材質(zhì)耐腐蝕周期較長一些。

2.回流泵采用耐腐蝕磁力驅(qū)動(dòng)泵比采用普通離心泵耐腐蝕周期較長一些。目前試用的襯塑泵比原來的不銹鋼材質(zhì)泵耐腐蝕周期較長一些。

3.換熱器材質(zhì)由不銹鋼材質(zhì)更換為碳鋼材質(zhì)，耐腐蝕效果較好；或材質(zhì)更換為聚四氟乙烯分散液浸漬石墨耐腐蝕效果更好；

結(jié)構(gòu)型式由固定管板式改為內(nèi)浮頭式，工藝介質(zhì)走管程，循環(huán)水走殼程，整個(gè)管束可以從殼程中抽出，方便檢修清洗。為了工藝介質(zhì)冷凝后的氣液分離可在工藝介質(zhì)液相出口處增加積液包，也可減緩氣液界面處的腐蝕。

4.工藝介質(zhì)側(cè)進(jìn)出口增加六道閘閥，循環(huán)水側(cè)進(jìn)出口增加兩道閘閥，保證該換熱器內(nèi)漏時(shí)，酸水汽提單元可低負(fù)荷運(yùn)行，單臺逐一切出進(jìn)行檢修。

5.回流罐可采用碳鋼罐內(nèi)壁涂耐高溫?zé)o溶劑環(huán)氧防腐涂料；或采用玻璃鋼罐、碳鋼襯玻璃鋼；碳鋼內(nèi)表面鍍鋅、鋁等進(jìn)行陰極保護(hù)，再涂防腐漆聯(lián)合保護(hù)等。

6.減少酸水凝液中的Cl離子、H2S含量，從根本上解決Cl離子、H2S腐蝕問題，在凝液中添加Cetamine E650水溶性高分子緩蝕劑，在水相中它可以形成氧化膜，防止Cl離子、H2S、CO2、有機(jī)酸等與金屬的直接接觸，從而控制腐蝕速率。

7.其它措施

工藝系統(tǒng)出發(fā)降低Cl離子含量及CO2氣體含量。

采用含Mo的高抗點(diǎn)蝕系數(shù)不銹鋼例如904L、雙相鋼或尿素級專用鋼。

[1]《石油化工裝置設(shè)備腐蝕與防護(hù)手冊》，圖書編號：923534 ISBN：97878004400074.

[2]《金屬腐蝕手冊》題名/責(zé)任者:金屬腐蝕手冊/中國腐蝕與防護(hù)學(xué)會(huì) 《金屬腐蝕手冊》編輯委員會(huì)編 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社1987.