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催化換熱器的腐蝕與防護(hù)

文檔作者：關(guān)曉珍張廣清文檔來源：錦州石化公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2022年03月19日
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催化換熱器的腐蝕與防護(hù)
關(guān)曉珍, 張廣清
( 錦州石化公司, 錦州121001)
摘 要: 對催化分餾塔頂循環(huán)油熱水換熱器多次泄漏情況分析了腐蝕原因, 指出了存在的問題及具體的防腐
蝕措施。
關(guān)鍵詞: 催化; 換熱器; 腐蝕; 措施
中圖分類號: TE988. 2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼: B 文章編號: 1005- 748X( 2002) 04- 0172- 04
CORROSION AND PROTECT ION OF CATALYT IC HEAT-EXCHANGER
GUAN Xiao-zhen, ZHANG Guang-qing
( Jinzhou Petrochemical Company, Jinzhou 121001, China)
Abstract: In this paper, corrosive causes of the catalytic heat ex change are analy zed according to the practical
leaking status occurring on the fractionatio n tow er top. The relevant counter-measur es are put forward.
Key words: Catalyt ic; Heat- exchanger; Corrosion; Countermeasure
由于近幾年原油短缺, 油質(zhì)變稠轉(zhuǎn)重, 各種腐蝕
介質(zhì)不斷增加, 致使冷換設(shè)備壽命往往只有幾個(gè)月
或一二年, 造成了設(shè)備的破壞事故, 每年因此報(bào)廢的
鋼材數(shù)量驚人。據(jù)國外化工設(shè)備損壞情況統(tǒng)計(jì)資料
介紹, 換熱器的損壞率在所有化工設(shè)備損壞中占的
比例最大( 27. 2% ) , 遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于槽、塔、釜的損壞率
( 17. 2%)
1 換熱器腐蝕狀況
錦州石化公司三催化分餾塔頂循環(huán)油熱水換熱
器( H-205) 多次泄漏, 在輕微泄漏時(shí)切掉部分管束,
減少了換熱面積, 影響了產(chǎn)品質(zhì)量。后因大量泄漏
不得不停產(chǎn)檢修, 1990 年不到一年曾更換三臺換熱
器。2000 年10 月大修檢查時(shí)因泄漏嚴(yán)重不得不將
其更換為不銹鋼( 1Cr18Ni9Ti) 換熱器, 至今使用良
好, 但造成的直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)120 多萬元。
宏觀觀察碳鋼換熱器列管的腐蝕, 在靠上管板
處的管子內(nèi)壁, 有許多麻點(diǎn)和坑孔, 因腐蝕至穿的孔
洞多呈圓形, 在點(diǎn)蝕孔周圍及底部沒有穿晶及晶間
裂紋。因此, 可判定列管為點(diǎn)蝕破壞。
2 腐蝕原因
三套催化裂化的主要原料為焦化蠟油、常壓渣
油。以2000年1 1月為例, 三催化裝置其總加工原
收稿日期: 2001- 01- 15; 修訂日期: 2002- 01- 09
料油量為123000t, 其中焦蠟11946t , 占總煉量
9171%, 常渣83201t , 占總煉量67. 64%。二套催化
裂化原料為焦化蠟油占, 總煉量的7. 43% 、其余全
是減壓直餾蠟油。與二套催化裂化相比, 三催化比
二催化原料油重很多。通常原料重的腐蝕較重。
原料油中含有的雜質(zhì), 如無機(jī)鹽、硫化物、氮化
物、有機(jī)酸、水分等對設(shè)備的危害都很大。有些本身
就是腐蝕性介質(zhì), 如硫化氫、硫、硫醇、有機(jī)酸等, 有
些是在加工過程中轉(zhuǎn)化為腐蝕介質(zhì), 如無機(jī)鹽水解
生成的HCl 等, 造成了環(huán)境的弱酸性體系。
我公司第三套催化裂化裝置是1997 年9 月建
成投產(chǎn)。其分餾塔頂熱水換熱器工況條件: 管層走
柴油循環(huán)油, 出口溫度64 e , 入口溫度142 e ; 殼層
內(nèi)走水, 出口溫度110 e , 入口溫度80 e 。由于出入
口溫差較大( 78 e ) , 腐蝕非常重( 大量泄漏) 。而殼
層介質(zhì)是水, 出入口溫差小( 30 e ) 腐蝕很輕( 只幾處
泄漏) , 這說明腐蝕程度與介質(zhì)及溫度有關(guān)。
因分餾塔頂部屬低溫環(huán)境( [ 250 e ) , 因此有可
能形成如下腐蝕系統(tǒng):
¹ HC-l H2S-H2O; º HCN-H2S-H2O; » CO2-
H2S-H2O; ¼RNH2-CO2-H2S-H2O; ½ H2S-H2O。
通過對分餾塔塔頂含硫污水定期做檢測分析,
抽樣結(jié)果見表1( 時(shí)間為2000 年8 月) 。
表1 可見, 氯離子含量偏高( 允許范圍3 ~
350mg/ L) ; 硫化物含量也在上限( 允許范圍25. 4~
# 172 #
第23 卷第4 期
2002 年4 月
腐蝕與防護(hù)
CORROSION &amp;amp; PROTECT ION
Vol. 23 No. 4
April 2002
表1 分餾塔塔頂含硫污水分析
時(shí)間
介質(zhì)/ mg#L
Cl- Fe S CN- NH3-N
8. 4 312. 0 5. 0 1533. 6 114. 7 980
8. 11 254. 2 5. 5 2828. 6 140. 1 1120
8. 18 276. 6 4. 0 2487. 8 191. 1 1260
8. 28 241. 1 6. 0 2553. 8 127. 4 1400
2882mg/ L) , 氰化物含量允許范圍6~ 136. 5mg/ L,
而含硫污水中氰化物含量最高值達(dá)191. 1mg/ L; 氨
氮含量在允許范圍( 850~ 2000mg/ L) 。
上述腐蝕產(chǎn)物在分餾塔塔頂?shù)蜏丨h(huán)境下主要發(fā)
生H2S-HC-l NH3-HCN-H2O 綜合型腐蝕體系, 這些
腐蝕無疑給后續(xù)加工設(shè)備帶來了連鎖腐蝕效應(yīng), 所
以換熱器管層也就不免發(fā)生如下反應(yīng):
( 1) 氯化物的循環(huán)腐蝕 設(shè)備中的鐵首先與硫
化氫形成硫化鐵膜, 具體反應(yīng)式
Fe+ H2S FeS+ H2
硫化鐵膜對設(shè)備具有保護(hù)作用, 但由于氯化物
的存在破壞了硫化鐵膜, 形成了循環(huán)腐蝕, 其反應(yīng)式
Fe+ 2HCl FeCl2+ H2
FeS+ 2HCl FeCl2+ H2S
上述循環(huán)腐蝕造成了設(shè)備腐蝕的惡性循環(huán), 使
設(shè)備腐蝕日益加劇。
含硫污水中氯離子含量較高, 在120 e 左右腐
蝕產(chǎn)物中的氯化物產(chǎn)生水解反應(yīng), 其反應(yīng)式
MeCl2+ 2H2O Me( OH) 2+ 2HCl
其產(chǎn)生的稀酸液腐蝕環(huán)境, 對腐蝕起了催化劑
的作用。因此, 氯化物的腐蝕反應(yīng)占了主導(dǎo)地位。
( 2) 氨、硫化物及氰化物的腐蝕 由于氨能和
硫化氫發(fā)生如下反應(yīng)
H2S+ NH3 NH4HS
NH4HS+ NH3 ( NH4) 2S
致使H2S 在冷凝水中的溶解度大大增加。因
此, 在大量的硫化氫存在的情況下, 氨的存在使
HS
- 增加, 是不利的, 無形中給腐蝕造成了雪上加霜
的作用。
同時(shí)硫氫化銨對碳鋼的腐蝕性同樣很強(qiáng), 并且
由于氰化物及氯化物在體系中破壞了硫化鐵膜, 從
而加速了腐蝕速度。
此外換熱器殼層在含氧的熱水中反應(yīng)如下
Fe+ H2O+ "- O2 Fe( OH) 2 Fe2O3#H2O
另外, 分餾塔頂循環(huán)油熱水換熱器, 分上下兩
層。上層材質(zhì)為碳鋼, 使用2~ 3 個(gè)月泄漏, 后又使
用涂有H-804 防腐涂料的碳鋼換熱器, 運(yùn)行半年多
腐蝕泄漏, 現(xiàn)已更換為不銹鋼( 1Cr18Ni9Ti) 換熱器,
上下兩層換熱器中上層腐蝕泄漏較重, 而下層很輕。
從理論上分析介質(zhì)先走上層, 腐蝕介質(zhì)相對多些, 且
下層比上層溫度相對低些, 腐蝕條件緩解, 因此下層
比上層腐蝕相對要輕。由此可見, 換熱器列管材質(zhì)
不太適合此處工況條件。
3 存在問題及防腐蝕措施
根據(jù)上述分析, 氯化物、硫化物及氰化物是直接
腐蝕源, 在水、氧等適宜的溫度環(huán)境下, 在列管表面
形成酸性液。因此, 阻止或減弱酸性液的形成發(fā)生,
或?qū)α泄苓M(jìn)行新設(shè)備投入使用前或在役列管檢修開
工時(shí)進(jìn)行靜態(tài)和動態(tài)鈍化處理, 使金屬由活化狀態(tài)
轉(zhuǎn)化為鈍化狀態(tài), 從而抑制或緩解腐蝕的加速進(jìn)行。
3. 1 強(qiáng)化工藝管理
( 1) 強(qiáng)化/ 一脫四注0 的操作管理, 盡量把原油
中的腐蝕介質(zhì)濃度降低, 以減少后續(xù)深加工的壓力,
確保原料油質(zhì)量不斷提高, 來減輕或避免腐蝕的發(fā)
生。
( 2) 原油性質(zhì)的變化, 對電脫鹽的操作有較大
的影響。目前電脫鹽注入SH-991 破乳劑, 設(shè)備運(yùn)
行不很理想, 累計(jì)月平均脫前含鹽11. 4mg / L, 脫后
含鹽6. 7mg / L, 脫鹽率41. 2%, 同時(shí)原油摻煉比的
變化也有影響。脫前含鹽較高增加了電脫鹽的脫鹽
工作負(fù)荷, 對裝置的生產(chǎn)、能耗及設(shè)備的腐蝕會有較
大的影響。由此可見, 當(dāng)務(wù)之急是繼續(xù)做好破乳劑
的選型工作, 以找出適合摻煉的最佳破乳劑型號和
操作條件。
( 3) 設(shè)備在運(yùn)行中由于物料的變化或者某種偶
然因素而引起超溫、超負(fù)荷運(yùn)行, 都可能造成腐蝕破
壞。因此, 必須嚴(yán)格控制溫度及出入口溫差, 并嚴(yán)格
定期分析檢測各項(xiàng)工藝指標(biāo)。若在檢測中發(fā)現(xiàn)含鐵
量上升[ > ( 200~ 300) Lg/ g ] , 可在分餾塔頂加注緩
蝕劑, 對防止低溫輕油部位的腐蝕也是有益的。
3. 2 選材上考慮
雖然18-8 鋼抗蝕性較強(qiáng), 但易發(fā)生應(yīng)力腐蝕,
所以應(yīng)篩選出合適的耐點(diǎn)蝕性高的材料, 如
08Cr2AlMo 鋼或2205 雙相不銹鋼等; 也可在碳鋼材
質(zhì)列管上噴涂耐腐蝕涂層, 以提高抗蝕能力。
4 結(jié) 語
由于原油市場的實(shí)際情況變化不定, 要求原油
性質(zhì)和種類滿足設(shè)計(jì)要求是不現(xiàn)實(shí)的。實(shí)際情況是
原料油導(dǎo)致的設(shè)備腐蝕頻繁發(fā)生, 因此設(shè)備的腐蝕
與防護(hù)是擺在我們面前的首要任務(wù), 目的是延長設(shè)
備使用壽命。
# 173 #
關(guān)曉珍等: 催化換熱器的腐蝕與防護(hù)

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