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催化裂化装置轻柴油换热器管束腐蚀及防护
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摘要:对催化裂化装置轻柴油换热器管束腐蚀原因进行了检验分析,并提出了相应防腐措施,实际应用效果良好。

关键词:换热器;管束;腐蚀;防护

   某公司催化裂化装置的轻柴油换热器为轻柴油 循环水(采暖水)换热器,其相关参数见表1。自投产以来,该换热器管束多次发生腐蚀泄漏,曾多次更换管束材质,直至使用09Cr2AlMoRE材质,但效果并不理想。09Cr2AlMoRE管束在使用8个月后,表面已严重腐蚀,影响装置长周期运行。笔者对此进行了检验分析,并提出了防腐措施,简述如下。

1 腐蚀原因

1.1 检验分析换热器管束腐蚀垢样外观呈现黑色,无异味,105℃烘干后垢样表面出现一薄层黄色物,垢样与换热管壁结合紧密。按相关标准对腐蚀产物进行了检验和分析,从定性分析结果看,垢样中没有Cl-,因此不存在Cl-点蚀。垢样pH值为5.5~6.0,且均为氢氧化铁,说明腐蚀产物主要是由粘泥以及垢下铁细菌产生的。换热器管束腐蚀垢样定量分析结果见表2。由表2看出,垢样中Fe2O3含量占垢样总量的69.24%,说明垢样中Fe2O3为主要腐蚀产物,铁的氧化腐蚀是造成该换热器管束腐蚀的主要原因。

1.2 腐蚀原因该换热器的冷却水介质走壳程,其流速明显小于冷却水介质走管程的水冷器,低流速使得冷却水介质携带的粘泥等杂质容易堆积在设备内形成泥垢,创造了垢下水腐蚀的条件。垢下水腐蚀主要是由于冷却水中的溶解氧在水相与垢相中的含量不同而形成了氧浓差电池所产生的电化学腐蚀。通常冷却水中的氧处于饱和状态,因此在氧质量分数大的水相中,碳钢表面为阴极,而在氧质量分数小的垢相中,碳钢表面为阳极。溶解氧的作用是在体系中产生去极化作用,即垢相阳极形成二价铁离子,而水相阴极形成氢氧根离子,二者化合生成氢氧化亚铁(腐蚀产物)。溶液中氧含量越高,水、垢两相中质量分数差越大,则阴阳两极的电位差也越大,越易产生垢下水腐蚀,并向深处发展直至管束穿孔泄漏。

2 防腐措施

(1)合理设计流程,减少换热器中存在的流体滞留区。互换换热器的管、壳程,即改为轻柴油介质走壳程,冷却水介质走管程,增加冷却水介质流速,减少因介质滞留而造成的泥垢沉积,消除诱发腐蚀的原始环境。

(2)加强水质管理,严格控制相关操作指标,以符合工艺规定的要求。

(3)对循环水进行处理,投加复合型配方(缓蚀剂、阻垢分散剂和杀菌剂)的水质稳定剂。

对于易产生水腐蚀的其他换热设备,可以采用阴极保护或牺牲阳极保护法对换热器的管板、管口进行附加保护,降低产生电化学腐蚀的电位差。也可以采用表面防腐涂层技术,使基体碳钢材料与冷却水隔离,避免产生腐蚀。另外,应对不锈钢材质的冷却器进行焊后处理,对不锈钢材质的管束或管板焊接后进行局部固溶处理。同时对焊接后的不锈钢焊缝用酸洗膏和钝化膏进行酸洗钝化,避免产生不锈钢应力腐蚀。

3 结语

采用文中防腐措施后继续使用已腐蚀的管束,运行6个月后检查,管束腐蚀未加重,说明措施得当。垢下水腐蚀是炼油装置中常见的腐蚀问题,通过单一提升材质等级并不一定能达到理想效果。今后可以通过消除设计制造缺陷、加强工艺管理和加强水质管理等办法,从根本上避免腐蚀的发生。

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