蒸汽冷凝液中氯離子含量高的排查與治理

翟建偉，劉 平

（海洋石油富島股份有限公司，海南東方 572600）

不銹鋼按組織狀態(tài)分為馬氏體鋼、鐵素體鋼、奧氏體鋼，因?yàn)殇撝秀t原子數(shù)量大于12.5%，鋼中單相組織高可使鋼的電極電位發(fā)生突變，由負(fù)電位升到正電位，阻止電化學(xué)腐蝕，耐腐蝕性能好。不銹鋼在氯離子含量大于25×10-6環(huán)境下，就會(huì)發(fā)生應(yīng)力腐蝕、孔蝕、晶間腐蝕。高濃度氯離子含量環(huán)境下，不銹鋼在含有氧的氯離子的腐蝕介質(zhì)環(huán)境產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕，應(yīng)力腐蝕失效率所占比高達(dá)45%左右。隨著溶液中Cl-濃度的增加，不銹鋼鈍化區(qū)的寬度變窄，鈍化膜的破裂電位變負(fù)，說(shuō)明Cl-濃度對(duì)拉應(yīng)力狀態(tài)下不銹鋼的腐蝕產(chǎn)生了顯著的影響。氯離子含量較高的條件下，不銹鋼的抗點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕、應(yīng)力腐蝕及腐蝕疲勞性能降低，容易發(fā)生晶間應(yīng)力腐蝕和點(diǎn)蝕，進(jìn)而發(fā)生應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂。對(duì)于奧氏體不銹鋼在氯離子環(huán)境下的腐蝕，含量要小于25×10-6，否則就會(huì)發(fā)生應(yīng)力腐蝕、孔蝕、晶間腐蝕。但是在生產(chǎn)應(yīng)用中，不能完全避免有氯離子含量的情況下再使用奧氏體不銹鋼，因此控制蒸汽冷凝液中氯離子含量可降低不銹鋼的腐蝕，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。

1 富島2700t/d尿素裝置蒸汽冷凝中氯離子現(xiàn)狀

尿素裝置蒸汽使用合成氨裝置送來(lái)的4.5MPa 高壓蒸汽先進(jìn)入二氧化碳?jí)嚎s機(jī)透平做功，抽出蒸汽供汽提塔使用，冷凝液進(jìn)入中壓汽包閃蒸成中壓蒸汽，中壓汽包中的冷凝液進(jìn)入低壓汽包，閃蒸成低壓蒸汽。冷凝液系統(tǒng)分為中壓蒸汽冷凝液和低壓蒸汽冷凝液，最終都在冷凝液總管匯合，進(jìn)入蒸汽冷凝液槽303F 中，氣相進(jìn)入閃蒸蒸汽冷凝器318C 冷凝，冷凝液回到303F 中，318C 未冷凝的氣相直接放入大氣。303F 冷凝液槽為常壓儲(chǔ)槽頂部帶有水封，通過(guò)冷凝液泵317J/A 升壓后送往尿素各系統(tǒng)做沖洗水使用，部分送公用工程回收處理。

正常情況蒸汽系統(tǒng)不含氯離子，但實(shí)際使用過(guò)程發(fā)現(xiàn)，蒸汽冷凝液樣品分析中含有少量氯離子。每月對(duì)蒸汽冷凝液系統(tǒng)各取樣點(diǎn)分析一次，2016年至2017年低壓蒸汽冷凝液泵321J/A 取樣平均值達(dá)到0.15mg/L（如圖1），因此需要降低或消除蒸汽冷凝液系統(tǒng)中氯離子含量，防止氯離子在尿素不銹鋼高壓設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間積累形成腐蝕。

圖1 低壓蒸汽冷凝液（321J/A）分析統(tǒng)計(jì)表

2 氯離子含量高原因分析與查找

1）合成蒸汽系統(tǒng)帶入，造成尿素蒸汽冷凝液系統(tǒng)中氯離子含量升高。因尿素使用的高壓蒸汽108t/h 全部來(lái)自合成裝置，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)泄漏或使用中蒸汽系統(tǒng)添加藥劑不當(dāng)，造成蒸汽系統(tǒng)受污染氯離子含量升高，尿素蒸汽冷凝液系統(tǒng)氯離子含量相應(yīng)升高。因每月對(duì)蒸汽冷凝液系統(tǒng)各取樣點(diǎn)分析，對(duì)比高壓蒸汽飽和器分析結(jié)果（如圖2），大部分都未檢測(cè)出氯離子，少數(shù)上漲未發(fā)現(xiàn)異常升高現(xiàn)象，排除合成蒸汽帶入氯離子原因。

圖2 高壓蒸汽冷凝液分析統(tǒng)計(jì)表

2）外部水進(jìn)入蒸汽冷凝液槽303F，導(dǎo)致尿素蒸汽冷凝液系統(tǒng)中氯離子含量升高。正常生產(chǎn)蒸汽冷凝液通過(guò)317J 將303F 中蒸汽冷凝液送入裝置各沖洗水點(diǎn)，泵出口壓力均高于用戶壓力，工藝介質(zhì)和外部水不能進(jìn)入蒸汽冷凝液管線和工藝中，即使工藝介質(zhì)倒入蒸汽冷凝液系統(tǒng)，在線電導(dǎo)會(huì)立即上漲，不應(yīng)為氯離子含量上漲。蒸汽冷凝液槽303F 為常壓儲(chǔ)槽，外部介質(zhì)能夠進(jìn)入303F 中，經(jīng)排查頂部水封蓋處在下雨或臺(tái)風(fēng)季，雨水可以通過(guò)水封蓋處進(jìn)入303F 內(nèi)部，使氯離子含量升高，這種情況次數(shù)很少，能進(jìn)入的量更少，雖會(huì)影響但不是主要原因。

3）閃蒸蒸汽冷凝液器318C 泄漏或過(guò)度冷凝，會(huì)造成冷凝液系統(tǒng)氯離子含量升高。2006年檢修發(fā)現(xiàn)閃蒸蒸汽冷凝液器列管腐蝕破裂，循環(huán)水進(jìn)入蒸汽冷凝液系統(tǒng)。2007年設(shè)備整體換新更換為不銹鋼設(shè)備，2017 年檢修檢查設(shè)備完好無(wú)泄漏現(xiàn)象。循環(huán)水溫度低冷凝效果好時(shí)，閃蒸蒸汽冷凝液器318C 內(nèi)部形成負(fù)壓，排氣管線將大量空氣吸入到設(shè)備內(nèi)，因沿?？諝鉁囟群望}分含量高，會(huì)造成蒸汽冷凝液系統(tǒng)氯離子含量升高。

4）高調(diào)壓調(diào)溫水換熱器319C 內(nèi)漏，影響蒸汽冷凝液系統(tǒng)氯離子含量。中壓蒸汽作為高壓調(diào)溫水補(bǔ)水與高調(diào)水管線聯(lián)通，高調(diào)水溫度由319C 循環(huán)水換熱器帶走，正常生產(chǎn)高調(diào)水壓力為1.1MPa，比循環(huán)水壓力高，319C 換熱器板片泄漏時(shí)，高調(diào)水能進(jìn)入循環(huán)水中而循環(huán)水不能進(jìn)入高調(diào)水中。系統(tǒng)停車(chē)時(shí)高調(diào)水泵停運(yùn)，高調(diào)水壓力會(huì)出現(xiàn)比循環(huán)水低，此時(shí)循環(huán)水會(huì)進(jìn)入高調(diào)水系統(tǒng)，循環(huán)水中氯離子會(huì)造成蒸汽冷凝液系統(tǒng)污染。

5）低壓汽包冷凝液循環(huán)水泵321J/A 機(jī)封水換熱器泄漏，影響蒸汽冷凝液系統(tǒng)氯離子含量。

低壓汽包冷凝液循環(huán)水泵321J/A 正常為一開(kāi)一備用，機(jī)封水通過(guò)循環(huán)水換熱降低機(jī)封水溫度，備用泵正常入口壓力為0.32MPa，低于循環(huán)水壓力0.4MPa，循環(huán)水換熱器列管出現(xiàn)泄漏時(shí)，循環(huán)水會(huì)進(jìn)入到低壓汽包冷凝液中，造成蒸汽冷凝液系統(tǒng)氯離子含量升高。

6）蒸汽冷凝液輸送泵317J/A 機(jī)封水換熱器泄漏，影響蒸汽冷凝液系統(tǒng)氯離子含量。因蒸汽冷凝液槽303F 為常壓，317J/A 正常一臺(tái)備用，機(jī)封換熱器循環(huán)水壓力高于泵入口壓力，當(dāng)換熱器列管泄漏時(shí)，循環(huán)水中氯離子會(huì)進(jìn)入蒸汽冷凝液中，造成蒸汽冷凝液系統(tǒng)氯離子含量升高。

7）分析取樣誤差造成氯離子含量升高。高溫蒸汽冷凝液取樣都需要降溫，取樣前蒸汽冷凝液通過(guò)循環(huán)水換熱器冷卻，循環(huán)水冷卻器如出現(xiàn)泄漏會(huì)造成分析中氯離子含量升高。為減少污水排放量，取樣點(diǎn)正常排放量很小，部分鐵銹沉淀在冷卻器底部，取樣時(shí)未徹底排放干凈，影響分析數(shù)據(jù)正常性。

3 措施與整改

1）閃蒸蒸汽冷凝器318C 尾氣排放管線改造，減少空氣中氯離子進(jìn)入蒸汽冷凝液系統(tǒng)。2018年3月檢修，閃蒸蒸汽冷凝液器318C 排氣管線增加氮?dú)饷芊飧脑?，正常生產(chǎn)通入一定量氮?dú)庾鳛槲矚馀欧殴苊芊鈿猓O(shè)備內(nèi)部正壓時(shí)蒸汽和氮?dú)馀懦鲈O(shè)備，當(dāng)形成負(fù)壓時(shí)氮?dú)獗怀槿朐O(shè)備內(nèi)部，減少空氣進(jìn)入量，防止空氣中氯離子被帶入蒸汽冷凝液系統(tǒng)。

2）高調(diào)壓調(diào)溫水換熱器319C 內(nèi)漏更換板片。2018年3月檢修319C 板式換熱器拆卸檢查，發(fā)現(xiàn)高調(diào)水進(jìn)換熱器高溫區(qū)域處，多個(gè)板片穿孔泄漏。這種情況在系統(tǒng)停車(chē)高調(diào)水泵停運(yùn)時(shí)，循環(huán)水會(huì)大量進(jìn)入高調(diào)水系統(tǒng)，開(kāi)車(chē)前未對(duì)高調(diào)水排放，造成循環(huán)水進(jìn)入蒸汽冷凝液系統(tǒng)中，引起蒸汽冷凝液系統(tǒng)中氯離子含量升高。檢修將所有板片全部換新，恢復(fù)設(shè)備性能。

3）蒸汽冷凝液輸送泵317J/A 機(jī)封水換熱器泄漏修復(fù)。排查過(guò)程發(fā)現(xiàn)蒸汽冷凝液輸送泵317J 機(jī)封水換熱器列管有砂眼，泵在備用情況下，循環(huán)水可能進(jìn)入到蒸汽冷凝液系統(tǒng)中，循環(huán)水中氯離子通過(guò)泵輸送到系統(tǒng)各沖洗水點(diǎn)和低壓汽包補(bǔ)水，使低壓汽包冷凝液和蒸汽系統(tǒng)冷凝液系統(tǒng)污染，氯離子含量升高。

4 整改后效果

對(duì)蒸汽冷凝液系統(tǒng)氯離子含量高排查，發(fā)現(xiàn)循環(huán)水換熱器長(zhǎng)時(shí)間使用易出現(xiàn)泄漏，使含氯量較高的循環(huán)水進(jìn)入蒸汽冷凝液系統(tǒng)，造成蒸汽冷凝液系統(tǒng)氯離子含量偏高。大修對(duì)相關(guān)設(shè)備檢查和修復(fù)后，蒸汽冷凝液中氯離子含量明顯降低，達(dá)到未檢測(cè)出（如圖3）。

圖3 低壓蒸汽冷凝液（321J/A）分析統(tǒng)計(jì)表

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)裝置蒸汽冷凝液氯離子含量高現(xiàn)象進(jìn)行分析，排查出造成氯離子含量升高的原因，及時(shí)對(duì)設(shè)備進(jìn)行修復(fù)處理，蒸汽冷凝液系統(tǒng)氯離子含量明顯下降，恢復(fù)到正常指標(biāo)。應(yīng)加強(qiáng)蒸汽冷凝液水指標(biāo)分析管控，出現(xiàn)異常及時(shí)排查，降低氯離子對(duì)高壓設(shè)備的腐蝕，延長(zhǎng)設(shè)備使用周期。