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煉廠換熱器垢下腐蝕原因分析及預(yù)防措施

文檔作者：劉亞洲張巍松文檔來源：中國(guó)石油廣西石化公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2022年03月19日
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第44卷 第8期
2015年8月
化工技術(shù)與 開發(fā)
Technology &amp;amp; Development of Chemical Industry
Vo1．44 No．8
Aug．2015
煉廠換熱器垢下腐蝕原因分析及預(yù)防措施
劉亞洲，張巍松
(中國(guó)石油廣西石化公司，廣西欽州535008)
摘要：介紹了某煉廠氣分裝置換熱器冷卻水側(cè)垢下腐蝕現(xiàn)象及其產(chǎn)生機(jī)理，分析了換熱器產(chǎn)生垢下腐蝕的原
因，并根據(jù)煉廠實(shí)際提出了預(yù)防措施。
關(guān)鍵詞：垢下腐蝕；產(chǎn)生機(jī)理；原因分析；預(yù)防措施
中圖分類號(hào)：TE 98 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1671—9905(2015)08-0045-02
1 垢下腐蝕現(xiàn)象
某煉油廠氣分裝置丙烯塔頂冷凝換熱器自投用
運(yùn)行后冷卻水量不斷減少，換熱效果逐漸降低，且出
現(xiàn)多次泄漏現(xiàn)象。對(duì)該換熱器打開檢查并進(jìn)行檢修，
發(fā)現(xiàn)換熱器冷卻水出水端附著大量垢樣，少許附著
在換熱器管壁內(nèi)，整體垢樣較輕，成蓬松狀，部分呈
絲狀。垢樣取下后顏色主要以棕褐色為主，碎末物
顏色為紅棕色，氣味為焦炭味，且伴有少許鐵銹味，
與循環(huán)水池底取出的垢樣進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)此類物質(zhì)
均較輕，顏色也較為類似。
對(duì)該垢樣進(jìn)行化驗(yàn)分析，結(jié)果顯示垢樣在
550 oC灼燒后質(zhì)量減少35．08％，說明有大量有機(jī)物
存在；Fe O 含量為36．64％，說明換熱器有腐蝕存
在，且腐蝕主要為垢下腐蝕；P 0 含量為4．78％，說
明冷卻水中有機(jī)物過高導(dǎo)致較多藥劑析出。
2 垢下腐蝕機(jī)理
腐蝕是指周圍環(huán)境或介質(zhì)使材料(通常是金屬)
遭受破壞或使材料性能惡化的過程，主要包括化學(xué)
腐蝕、電化學(xué)腐蝕和生物化學(xué)腐蝕3種形式。冷卻
水系統(tǒng)的金屬設(shè)備主要發(fā)生電化學(xué)腐蝕和生物化學(xué)
腐蝕，化學(xué)腐蝕較少。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)形成許多微小的腐蝕電池
(簡(jiǎn)稱微電池)，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)，釋放電子，自身被氧
化成為高價(jià)態(tài)的金屬離子從金屬基本體上溶解到水
中。反應(yīng)如下：
收稿日期：2015-05．22
溶解氧或氫離子在陰極發(fā)生還原反應(yīng)，得到電
子，自身被還原成低價(jià)的離子或分子。在中堿性冷
卻水中，主要發(fā)生溶解氧被還原反應(yīng)，反應(yīng)如下：
1／202+2e--*2OH一
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)式如下：
Fe“+20H---~Fe(OH)2
氫氧化鐵的產(chǎn)生即是腐蝕的開始，金屬離子在
陽極進(jìn)入水溶液及其水化的過程，稱為陽極過程。
而水中的溶解氧和氫離子在陰極不斷獲得電子被還
原的過程，稱為陰極過程。如果沒有陰極過程，陽極
就不能進(jìn)行；反正，沒有陽極過程，陰極也不能進(jìn)行。
因此，只有當(dāng)陽極和陰極過程同時(shí)存在并進(jìn)行時(shí)，腐
蝕才能發(fā)生。
冷卻水中含有各種雜質(zhì)和鹽類，如碳酸鹽、碳酸
氫鹽、硫酸鹽、硅酸鹽、磷酸鹽和氯化物等，它們的一
價(jià)金屬鹽溶解度很大，一般很難從冷卻水中結(jié)晶析
出，但它們的二價(jià)金屬鹽(氯化物除外)的溶解度很
小，并且是負(fù)溫度系數(shù)，隨著濃度和溫度的升高很容
易形成難溶性結(jié)晶從水中析出，附著在水冷器傳熱
面上形成水垢。如冷卻水中的碳酸根離子濃度較高，
當(dāng)冷卻水經(jīng)過水冷器的換熱面時(shí)，受熱發(fā)生分解，發(fā)
生如下反應(yīng)：
Ca(HCO3)2=CaCO3 +H2O+CO2 T
當(dāng)冷卻水通過冷卻塔時(shí)，溶解于水中的二氧化
碳溢出，水中的pH值升高，碳酸氫鈣在堿性條件下
發(fā)生如下反應(yīng)：
Ca(HCO3)2+2OH一=CaCO 』+2H2O+CO 一
化工技術(shù)與開發(fā) 第44卷
當(dāng)冷卻水中有適量磷酸根離子時(shí)，發(fā)生如下反
應(yīng)：
3Ca。 +2PO43-=Ca (PO4)2』
水的流動(dòng)速度也會(huì)影響金屬的腐蝕速度，水的
流動(dòng)太快會(huì)沖刷金屬表面形成的保護(hù)膜，加速腐蝕，
水的流速過慢則會(huì)加快產(chǎn)生沉積。當(dāng)冷卻水中有大
量泄漏的有機(jī)物時(shí)，在系統(tǒng)內(nèi)會(huì)消耗大量殺菌劑，從
而引起微生物失控，微生物釋放黏泥，有機(jī)物沉積，
造成換熱器嚴(yán)重垢下腐蝕。
3 垢下腐蝕原因分析
水線導(dǎo)淋設(shè)置在高點(diǎn)，需通過移動(dòng)平臺(tái)或者搭設(shè)腳
手架采樣，導(dǎo)致采樣作業(yè)時(shí)間較長(zhǎng)。另化驗(yàn)分析水
中油采用萃取比色法，儀器誤差為±3．5×10 (標(biāo)
準(zhǔn)樣45×10曲情況下)，從實(shí)際化驗(yàn)數(shù)據(jù)上來看有
5×10 左右的誤差，數(shù)據(jù)偏差也給查漏過程帶來較
大困難。
3．3 直接原因
氣分裝置位于二循系統(tǒng)的最末端，水流速度相
對(duì)較慢，當(dāng)系統(tǒng)污染產(chǎn)生黏泥時(shí)，極易在換熱器水側(cè)
堆積沉淀，造成換熱器垢下腐蝕和堵塞。
3．1根本原因4 預(yù)防措施
該氣分裝置冷卻水由煉油廠第二循環(huán)水場(chǎng)供
給，二循系統(tǒng)給25套裝置(主要為輕油裝置)供水，
其中連續(xù)重整和芳烴抽提裝置換熱器發(fā)生了3次大
的物料泄漏，對(duì)二循系統(tǒng)造成沖擊污染較大。芳烴
抽提裝置采用環(huán)丁砜作為抽提溶劑，在使用過程中
容易降解生成酸性物質(zhì)，當(dāng)有泄漏的有機(jī)物時(shí)，在系
統(tǒng)內(nèi)會(huì)大量消耗殺菌劑，造成微生物失控，泄漏物料
大大降低了緩蝕阻垢劑的緩蝕性能，泄漏物料的濕
性物質(zhì)較黏，極其容易附著在系統(tǒng)管壁內(nèi)，是有機(jī)物
沉淀和垢下腐蝕的主要因素。當(dāng)下游裝置換熱器的
流速較低時(shí)更容易附著堵塞，進(jìn)而加速腐蝕。
3．2 主要原因
連續(xù)重整和芳烴抽提裝置前兩次物料泄漏時(shí)排
查時(shí)問較長(zhǎng)，二循系統(tǒng)受污染時(shí)間較長(zhǎng)，期間系統(tǒng)產(chǎn)
生了大量黏泥，對(duì)裝置特別是末端氣分裝置換熱器
腐蝕和雜質(zhì)沉積影響較大。芳烴裝置水冷器循環(huán)水
側(cè)未設(shè)置采樣裝置，只能通過導(dǎo)淋采樣，且循環(huán)水回
1)裝置換熱器投用前，冷卻水系統(tǒng)要進(jìn)行嚴(yán)格
的清洗預(yù)膜，檢測(cè)合格后才能投用。主要換熱器在
投用前對(duì)其芯子冷卻水側(cè)做防腐處理，并加陽極保
護(hù)塊。
2)每臺(tái)換熱器冷卻水側(cè)都要安裝切斷閥，保證
每臺(tái)換熱器都能單獨(dú)切出；同時(shí)在裝置冷卻水的進(jìn)
水和回水線上安裝采樣點(diǎn)，并且關(guān)鍵的大型換熱設(shè)
備冷卻水進(jìn)出口要安裝有單獨(dú)的采樣點(diǎn)，便于水質(zhì)
取樣分析。
3)每臺(tái)運(yùn)行的換熱器冷卻水流速、流量要控制
達(dá)到或接近設(shè)計(jì)值，保證合理的水流速度，減少結(jié)垢
和腐蝕速度。
4)定期對(duì)各裝置換熱器水質(zhì)取樣化驗(yàn)分析，隨
時(shí)監(jiān)測(cè)物料泄漏情況，發(fā)現(xiàn)換熱器有泄漏時(shí)及時(shí)將
其切出系統(tǒng)，避免系統(tǒng)受到較大污染。
5)嚴(yán)格循環(huán)水場(chǎng)水質(zhì)管理，從源頭上保證系統(tǒng)
水質(zhì)在運(yùn)行中的各項(xiàng)指標(biāo)合格。
Cause Analysis of Under—depOsited Corrosion of Heat Exchanger in Oil Refinery and
Prevention M easures
LIU Ya—zhou，ZHANG Wei—song
(Guangxi Petrochemical Company,CNPC，Qinzhou 535008，China)

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