酸水汽提裝置回流系統(tǒng)設備腐蝕原因分析及對策

蔚永清

(神華寧夏煤業(yè)集團煤炭化學工業(yè)分公司，寧夏 銀川 750411)

隨著環(huán)保要求以及相應法規(guī)的日趨嚴格，酸水汽提裝置作為化工生產必設的環(huán)保設施，其重要性日漸突出。神華寧夏煤業(yè)集團煤化工分公司烯烴公司酸水汽提裝置于2010 年建成投產，至今已運行近4 a，在此期間該裝置多次因回流系統(tǒng)相關設備的嚴重腐蝕而停車檢修。

1 生產概況

1.1 工藝流程說明

來自界區(qū)內的變換裝置、低溫甲醇洗裝置、硫回收裝置和界區(qū)外火炬凝液罐的酸水匯入酸水收集罐(D-45801)降壓閃蒸。閃蒸氣并入酸水汽提塔(T-45801)塔頂酸性氣管線一并送入硫回收裝置，穩(wěn)定后的酸性水用酸水泵(P-45801A/B)經酸水換熱器(E-45801)預熱至90 ℃送入酸水汽提塔(T-45801)，之后利用塔底低壓蒸汽進行汽提，塔底廢水送至界區(qū)外的污水廠。

由于硫回收裝置對本裝置送出的酸性氣中各組分含量有嚴格的要求，為降低酸性氣中蒸汽的含量，在汽提塔塔頂設置了冷凝回流系統(tǒng)。其中，回流系統(tǒng)包括汽提塔冷凝器(E-45803A/B)、凝液回流罐(D-45802)、凝液回流泵(P-45803A/B)以及彼此相連的管線儀表等設施。

1.2 主要運行參數(shù)

回流系統(tǒng)主要運行參數(shù)見表1。

表1 回流系統(tǒng)主要操作參數(shù)及設定值

2 原因分析

2.1 宏觀腐蝕特征

腐蝕部位基體呈綠色和紅銹色(如圖1)，表面無金屬光澤，呈灰色并顯現(xiàn)粗大的晶粒，不平整有點蝕坑，局部存在大量蝕坑、穿孔和基體缺失。在腐蝕減薄區(qū)域腐蝕產物脫落，呈銀亮色存在點蝕坑，正對流體面形成明顯的減薄臺階。另外發(fā)現(xiàn)容器和連接管線應力集中區(qū)域(如彎頭、焊接處等部位)腐蝕情況較嚴重。

圖1 進口口環(huán)端面腐蝕形貌

2.2 回流凝液樣檢測

對最普工況的凝液樣進行為期10 d 的跟蹤檢測，最后求取每個檢測指標的平均值，結果見表2。

表2 酸水汽提裝置回流凝液的檢測結果 mg/L

2.3 設備材質分析

選取在材質和腐蝕特征最具代表性的汽提塔回流泵進口口環(huán)(見圖1)為研究對象，分別對其進行了成分分析、金相分析和形貌分析，具體結果見表3 和圖2。

圖2 進口口環(huán)微觀形貌

表3 化學元素成分分析結果 w，%

表4 金相組織分析結果

圖3 進口口環(huán)夾雜物形態(tài)分布

由表3 可知，進口口環(huán)化學成分含量分別符合GB/T 20878-2007《不銹鋼和耐熱鋼 牌號及化學成分》標準中022Cr23Ni4MoCuN(2304)牌號材料和022Cr17Ni12Mo2(316)牌號材料。由表4 和圖2-圖3 可知，進口口環(huán)為不銹鋼鑄件，基體晶粒粗大，組織不均勻，并存在鑄造缺陷縮孔和夾雜物。

2.4 腐蝕分析

酸水汽提裝置回流系統(tǒng)中的設備是在多種腐蝕成分(H2S，H2O，Cl-，和等)并存的溫熱環(huán)境下工作，勢必要接受多種腐蝕的考驗。凝液中含量較高的Cl-屬活性陰離子，易被吸附在金屬表面某些點上，最終通過形成相應絡合物而致使金屬表面鈍化膜發(fā)生破壞，形成點蝕坑。溶液中的成分又可以形成NH4HCO3和NH4HS 附著在設備表面，會因電極電位不同導致垢下局部腐蝕［1］。同時，每種腐蝕成分既可以自成腐蝕體系，又能組成多種聯(lián)合腐蝕體系，最終導致設備的氫蝕或氫脆［2-5］，加之電導率較高亦可能發(fā)生電化學腐蝕和雜散電流腐蝕。

另外，設備冶金質量差，制造工藝不規(guī)范，局部應力大也是產生腐蝕的重要原因。

3 防腐措施

針對上述分析，實際工作中進行了如下幾項防腐實踐，在很大程度上減緩了設備的腐蝕速度，易腐蝕設備平穩(wěn)運行周期均延長一倍以上，并且杜絕因腐蝕導致的裝置停車。

(1)材質變更:將不銹鋼材質的設備相應地更換為碳鋼材質的設備，同時將汽提塔冷凝器(E-45803A)更換為石墨材質，回流泵(E-45803A)更換為磁力驅動泵進行對照試驗［6］。

(2)優(yōu)化工藝指標:酸水汽提單元腐蝕受酸水中組分的影響很大，適當提高塔頂溫度458TI0108(由90 ℃提高至120 ℃)、不凝氣溫度458TIC0109(由120 ℃提高至135 ℃)，可以有效降低凝液系統(tǒng)中腐蝕組份的含量，從而達到減緩設備腐蝕的目的。

(3)回流罐及連接管線表面鍍鋅、鋁等進行陰極保護，之后內壁再涂耐高溫無溶劑環(huán)氧防腐涂料聯(lián)合保護。另外，實驗研究發(fā)現(xiàn)經電鍍復合膜(CTS)技術處理后的碳鋼設備同樣具有良好的防腐性能，建議新上防腐設備可做此處理。

(4)工藝管線改造:酸水收集罐增設脫鹽水管線，并將雨水池外排管線改至酸水收集罐。當回收的廢水中腐蝕成分含量高時，可利用改造的管線進行組分濃度的調節(jié)，從而有效將腐蝕組分含量降低20%，因此同樣可以減緩回流系統(tǒng)設備腐蝕速率。

(5)將回流罐液位調節(jié)閥和對應地前后切斷閥更換為襯氟閥。

4 展 望

防腐技術是石化企業(yè)安穩(wěn)長滿優(yōu)運行的重要保證之一，也是延長生產裝置使用壽命、提高經濟效益的重要因素。因此，可以期待未來人們將會繼續(xù)從設備制造工藝、新型耐腐材料研發(fā)以及新型防腐生產工藝三方面取得更大突破。

［1］馬志勛.酸水汽提裝置的腐蝕原因分析與整改措施［J］.化工管理，2014(3):128.

［2］于艷秋.高酸性天然氣凈化裝置腐蝕狀況評估及防護措施［J］.石油化工設備技術，2013，34(3):50-53.

［3］顧望平.石化廠常見的腐蝕失效與對策［C］∥石油和化工設備管道防腐技術與對策專題研討會文集.北京:中國石油石化工程研究會，2010.

［4］顧望平.煉油廠氯化銨腐蝕探討［C］∥第七屆壓力容器及管道使用管理學術會議暨使用管理委員會七屆二次會議論文集.北京:中國機械工程學會壓力容器分會，2011.

［5］孫廣雨，伍習初.關于酸性水汽提裝置設備腐蝕問題及對策［J］.石油化工腐蝕與防護，2000，17(2):20-21.

［6］黃志榮.酸性水汽提塔底重沸器管束失效分析及對策［J］.石油化工設備，2013，42(5):97-100.