煉油裝置冷換設備腐蝕與防護

黃曉明++黃余

摘 要：隨著進口原油的增多，使得石油化工中設備的腐蝕情況也越來越嚴重。在煉油裝置中冷換設備是其中一種重要的設備，冷換設備的腐蝕嚴重影響到產(chǎn)品的質(zhì)量，對裝置的正常運行也有極大的影響。通過對中國石油化工公司的煉油裝置冷換設備的運行情況進行分析，本文闡述了煉油裝置冷換設備腐蝕的情況，并分析腐蝕原因，制定出了一些相關的防護措施，確保煉油裝置冷換設備正常運行，減少腐蝕性，從而提高產(chǎn)品的質(zhì)量。

關鍵詞：煉油裝置；冷換設備；腐蝕；防護

中圖分類號：TE98 文獻標識碼：B

換熱器是工業(yè)中運用較廣的一種節(jié)能設備，冷換設備就屬于其中一種。在煉油裝置中，冷換設備的投資占總體工藝設備投資的三分之一以上。冷換設備運用于生產(chǎn)流程和生產(chǎn)裝置的各個環(huán)節(jié)中，其運行狀態(tài)是否穩(wěn)定、安全、可靠直接影響到生產(chǎn)耗能。冷換設備始終是生產(chǎn)管理人員的控制對象。

隨著原油硫含量和含硫原油處理量的增加，煉油裝置冷換設備腐蝕問題日益突出。均勻腐蝕、應力腐蝕開裂、點蝕、沖刷腐蝕是煉油裝置冷換設備常見的幾種腐蝕現(xiàn)象。

1煉油裝置冷換設備的腐蝕情況

在煉油裝置冷換設備的腐蝕中，腐蝕介質(zhì)主要分為系統(tǒng)物流腐蝕和循環(huán)冷卻水腐蝕。其中系統(tǒng)物流腐蝕指的是煉油裝置在進行加工處理油品中，油品發(fā)生裂解、高溫分解、加氫等反應，導致油品中出現(xiàn)硫酸、氨酸、硝酸、二氧化碳、氯化氫等腐蝕性物質(zhì)，從而造成系統(tǒng)腐蝕。

物流對冷換設備的腐蝕類型主要分為高溫硫腐蝕、高溫環(huán)烷酸腐蝕、H2S-H2O腐蝕、HCL-H2S-H2O腐蝕等。腐蝕具體情況有以下幾個方面。

1.1制硫裝置和酸性水處理的腐蝕

對于溫度在120℃以下的含硫系統(tǒng)中，包括含硫污水系統(tǒng)，冷換設備如果選用碳鋼類耐腐蝕效果較好的材質(zhì)，其腐蝕性就會減少。酸性水處理和制硫裝置系統(tǒng)處于240℃以上的溫度中，其腐蝕性較大。酸性水處理和制硫裝置低溫含硫系統(tǒng)的腐蝕程度和溫度、材質(zhì)有著密切的關聯(lián)。

1.2應力腐蝕開裂

制氫裝置和轉(zhuǎn)化器蒸汽發(fā)生器腐蝕現(xiàn)象為管束穿孔，導致發(fā)生泄漏情況。經(jīng)過處理后再次出現(xiàn)管束穿孔和泄漏的情況。當制氫裝置和轉(zhuǎn)化氣蒸汽發(fā)生器的管道內(nèi)部壓力為25MPa時，就會出現(xiàn)明顯的應力腐蝕開裂的情況。

1.3高溫部位腐蝕

高溫部位的腐蝕主要是高溫硫化物的腐蝕，其腐蝕現(xiàn)象是在工藝介質(zhì)中含有活性硫化物和使用溫度高于240℃的條件下產(chǎn)生的。主要腐蝕裝置為減壓塔測線油換熱器、分餾塔頂

和穩(wěn)定塔頂冷卻器、分餾塔頂循環(huán)回流油冷卻器、催化裂化裝置分餾塔頂回流油冷換器等。對于環(huán)境比較惡劣的高溫部位，其腐蝕現(xiàn)象較嚴重。高溫部位的腐蝕嚴重程度和介質(zhì)的溫度、硫酸含量有關。

1.4低溫部位腐蝕

低溫部位的腐蝕主要發(fā)生在塔頂冷凝系統(tǒng)和常減壓蒸餾裝置的塔頂部位。

其一，瀝青裝置常壓塔頂空冷卻器的腐蝕情況。常壓塔頂空冷器主要為表面蒸發(fā)空冷器，空冷管束材質(zhì)為碳鋼，運行不到四個月，就出現(xiàn)管束穿孔的現(xiàn)象，將材質(zhì)更換為耐硫材質(zhì)，也出現(xiàn)穿孔現(xiàn)象。其腐蝕泄漏點主要集中在進口處1～3m處，管束受腐蝕出現(xiàn)穿孔的現(xiàn)象，屬于明顯的點腐蝕現(xiàn)象。

其二，瀝青裝置減壓系統(tǒng)一、二、三級抽空冷凝器腐蝕情況。減壓抽空冷凝器的材質(zhì)主要為碳鋼管束，與瀝青裝置常壓塔頂空冷卻器相比，其使用期較長。腐蝕現(xiàn)象為管束穿孔。

其三，聯(lián)合常壓裝置常頂換熱器的腐蝕情況。其管束材質(zhì)為10號鋼，管束為波紋管式。使用不到三個月出現(xiàn)管束穿孔現(xiàn)象。換材質(zhì)后，出現(xiàn)管束堵塞現(xiàn)象，板涂料部分脫落，管道上部存在大量鹽垢。

1.5循環(huán)冷卻水腐蝕

循環(huán)冷卻水的腐蝕只要是溶解氧的腐蝕，腐蝕現(xiàn)象為管道厚度均勻減薄，冷卻水中有大量的粘泥，金屬表面容易結(jié)垢，造成垢下腐蝕，管道出現(xiàn)穿孔、蝕坑等。電脫鹽換熱器、催化裂化輕柴油冷卻器、瀝青裝置一、二線冷卻器均有垢下腐蝕現(xiàn)象，為了有效地防腐，就要定期進行化學清洗。

另外循環(huán)水系統(tǒng)中存在一定量的氯離子，對不銹鋼管造成點腐蝕，嚴重者會引起不銹鋼管開裂。某煉油企業(yè)就因循環(huán)水系統(tǒng)中氯離子的含量過高，造成催化裂化冷卻裝置的管道內(nèi)壁產(chǎn)生開裂的情況。

2煉油裝置冷換設備腐蝕的原因

2.1設計制造的原因

常壓裝置的常頂冷換器和硫磺再生頂冷凝器等設備的冷換管均為波紋管，管內(nèi)進行噴砂處理過后，管壁厚度有所減薄，以及波紋谷底處的涂層質(zhì)量得不到保證，在腐蝕的環(huán)境下，容易發(fā)生腐蝕，涂層脫落加快腐蝕速度，嚴重者會出現(xiàn)波紋管斷裂現(xiàn)象。

另外換熱器的焊接質(zhì)量會直接影響泄漏情況，在制造的過程中，管束未經(jīng)過固溶熱處理，就會使得不銹鋼在水壓試驗過程中產(chǎn)生氯離子，在高溫的作用下極易發(fā)生應力腐蝕。

2.2電脫鹽引起的腐蝕

其一，瀝青裝置中的電脫鹽效果。電脫鹽的效果主要和原油性質(zhì)有關，原有粘度大，鹽含量高，電脫鹽的效果不夠好，會使得常頂和減壓塔頂冷凝系統(tǒng)處于強烈的腐蝕環(huán)境當中。

其二，聯(lián)合常壓裝置。聯(lián)合常壓裝置中的脫鹽含量一般控制在5毫米每升以下，由于脫鹽含量波動大，使得鹽酸含量不穩(wěn)定，從而造成設備腐蝕。

2.3原油性質(zhì)變化，操作不穩(wěn)定因素

常壓下，原油硫含量為0.055%，酸值0.43mgKoH/g。由于加工的原油來源較多，原油性質(zhì)變化較大，導致硫含量和鹽含量遠大于設計值，使得原油加工操作過程不夠穩(wěn)定。

2.4防腐涂層受損

防腐涂層能夠有效的防護冷換設備的腐蝕，對腐蝕和結(jié)垢具有一定的控制作用。但在管束運輸、安裝、清掃等過程中容易損傷涂層，破壞涂層的作用。因此，在涂層施工的過程中，要確保涂層的施工質(zhì)量。

3對煉油裝置冷卻設備腐蝕的防護endprint

3.1高溫部位腐蝕的防護

在溫度高于240℃的腐蝕環(huán)境下，應選用碳鋼加化學鍍Ni-P鍍層。確保施工質(zhì)量前提下，使用化學鍍Ni-P鍍層的管束。針對溫度高于240℃高硫或環(huán)烷酸環(huán)境，選用滲鋁的材質(zhì)，具有較強耐蝕性的雙相鋼管束。

3.2低溫部位腐蝕的防護

針對瀝青裝置常壓塔頂空冷器，應選用鐵素體不銹鋼材質(zhì)。聯(lián)合常壓裝置常頂換熱器采用碳鋼光管管束。瀝青裝置減壓系統(tǒng)一、二、三級抽空冷凝器應選用碳鋼管束。針對常減壓蒸餾裝置三頂冷凝器設備，在工藝、電脫鹽技術上進行改進。對于氯離子和含硫量高的介質(zhì)，材質(zhì)應選用雙相不銹鋼管束以及表面處理技術。

3.3循環(huán)冷卻水系統(tǒng)腐蝕的防護

在以水為腐蝕控制介質(zhì)的冷卻器中，應選取碳鋼和抗水腐蝕涂料，以便節(jié)約設備費用，延長設備使用壽命。在選取碳鋼和抗水腐蝕涂料的時候，要注意管口處的涂層極易受水沖刷影響，要及時進行修補。在吹掃冷卻器的時候，避免壁管溫度過高造成涂層的損壞。

3.4加大監(jiān)測力度

在煉油裝置冷換設備運行的過程中，要加強腐蝕監(jiān)測力度。尤其在常壓換熱器進口段和瀝青常頂空冷器進出口處進行嚴密的監(jiān)測，對設備，管道等進行定時、定點監(jiān)測，查看腐蝕情況。另外要加強監(jiān)測冷凝水中的pH值、氯離子含量、鐵離子濃度等，控制腐蝕程度。

結(jié)語

在石油化工企業(yè)生產(chǎn)的過程中，腐蝕情況無處不在，其中煉油裝置冷換設備腐蝕是比較常見的一類腐蝕情況。由于設備的腐蝕與防護工作非常復雜，需要相關人員在實際工作中不斷地研究分析，總結(jié)經(jīng)驗，根據(jù)設備腐蝕的具體情況，制定相對應的解決措施。不斷完善腐蝕監(jiān)測制度，引進先進的耐腐蝕性材料等減少設備的腐蝕情況。相關工作人員要不斷改善、提高煉油設備的防腐技術和防護效果。

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