某煉化公司循環(huán)水冷卻器垢下腐蝕分析

周智君

摘 要：本文通過對(duì)某煉化公司酸性水汽提裝置二級(jí)冷凝冷卻器的失效現(xiàn)象及原因進(jìn)行分析，簡(jiǎn)述了腐蝕失效原理，提出防止或減輕此類水冷器腐蝕失效的措施。

關(guān)鍵詞：循環(huán)水冷卻器;腐蝕機(jī)理;措施

循環(huán)水換熱器是煉化公司最常用的設(shè)備之一，通常用于冷卻各種工藝介質(zhì)，如混氫、氨氣等。2019年3月某公司酸性水汽提裝置二級(jí)冷凝冷卻器經(jīng)工藝分析發(fā)現(xiàn)存在內(nèi)漏情況，經(jīng)工藝處置合格后，對(duì)其進(jìn)行檢修。

1 基礎(chǔ)資料

此換熱器為四管程浮頭式換熱器。管程走循環(huán)水，材質(zhì)為10#，操作溫度25/35℃，操作壓力0.5MPa;殼程介質(zhì)為粗氨氣，材質(zhì)為Q245R，操作溫度120/90℃，操作壓力0.65MPa。

2 失效情況

通過對(duì)換熱器進(jìn)行拆卸、抽芯、清洗、查漏，觀察到如下現(xiàn)象：循環(huán)水進(jìn)出口管線內(nèi)部均布有約2mm的黃色結(jié)垢;小浮頭內(nèi)有大量泥沙，小浮頭端管板上部附有垢物;管箱內(nèi)有泥沙、黑色污泥，清理后有較嚴(yán)重腐蝕。

3 分析過程

3.1 采樣分析

通過對(duì)管束、殼程的結(jié)垢物進(jìn)行采樣分析，結(jié)果如表1。

3.2 循環(huán)水流速記錄

見表2。

3.3 循環(huán)水水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

見表3。

4 原因

根據(jù)上述調(diào)查的結(jié)果分析，冷卻器結(jié)垢失效的主要原因是：①原水pH值約為8，循環(huán)水系統(tǒng)的腐蝕傾向以結(jié)垢型腐蝕為主;②循環(huán)水換熱器運(yùn)行初期，循環(huán)水水質(zhì)較差，部分時(shí)間段濁度高達(dá)42，加上工藝人員對(duì)循環(huán)水流速控制的重要性不夠了解，導(dǎo)致進(jìn)出口閥門開度不夠，使得流速過低（詳見表2），引起冷換設(shè)備管束及管線內(nèi)部結(jié)垢;③此外換熱器管束口徑較小，導(dǎo)致部分碳酸鹽淤積在管子、管板處，又反過來影響了循環(huán)水的正常流動(dòng)，局部流速進(jìn)一步減慢。

5 腐蝕機(jī)理

由于流速減小，水流經(jīng)換熱器時(shí)水中的鈣鎂離子及污物容易在換熱面上沉積下來形成水垢。在多孔的沉積物下形成氧濃差電池導(dǎo)致金屬局部腐蝕。

金屬表面在微觀上是不均勻的，當(dāng)與水介質(zhì)接觸時(shí)，會(huì)形成許多微小電池，其中活潑部位成為陽極，不活潑部位成為陰極。金屬在陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，釋放出電子，自身被氧化成高價(jià)態(tài)的金屬離子從金屬基體上溶解到水中。反應(yīng)如下：

FeFe2++2e

溶解氧在陰極發(fā)生還原反應(yīng)，得到電子，自身被還原成低價(jià)態(tài)的離子或分子。在中堿性水中，主要發(fā)生溶解氧被還原反應(yīng)，反應(yīng)如下：

02+4e+2H2040H-

當(dāng)亞鐵離子與氫氧根相遇時(shí)，生成氫氧化鐵沉淀，反應(yīng)如下：

Fe2++2OH-=Fe（OH）2

氫氧化鐵的產(chǎn)生即是腐蝕的開始。此時(shí)換熱器電化學(xué)腐蝕一方面是由吸氧腐蝕造成，垢層周圍金屬和垢層下金屬形成了大陰極--小陽極的“氧濃差”腐蝕;初期微量腐蝕泄漏，泄漏物料逐日增加，水質(zhì)惡化腐蝕速率加劇。

6 措施及建議

6.1 加強(qiáng)水質(zhì)管理

循環(huán)水系統(tǒng)的腐蝕傾向以結(jié)垢型腐蝕為主，控制循環(huán)水濃縮倍數(shù)，濃縮倍數(shù)高，雖然節(jié)水，但是藥劑成本也高，對(duì)設(shè)備的威脅加大，需要進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，尋找平衡點(diǎn)。

6.2 加強(qiáng)冷換設(shè)備投用后的運(yùn)行管理

修改不合理的工藝操作卡，嚴(yán)格控制流量、流速，加強(qiáng)水冷器的運(yùn)行監(jiān)測(cè)，主要監(jiān)測(cè)：流速、流量是否滿足設(shè)備防腐要求，滿足《中石油煉油工藝防腐蝕管理規(guī)定實(shí)施細(xì)則（試行）》的水冷器循環(huán)水流速不低于0.9m/s的要求，降低水冷器垢下腐蝕。