常减压装置空冷设备腐蚀机理分析及改进措施由刀豆文库小编整理，希望给你工作、学习、生活带来方便，猜你可能喜欢“常减压装置腐蚀机理”。
常减压装置空冷设备腐蚀机理分析及改进措施前言
常减压装置采用干空冷与湿空冷相结合的方式，对从初馏塔及常压塔塔顶汽油馏分进行冷却，使油气充分冷却以达到安全的出装置温度，装置目前有干空冷14台，湿空冷8台。随着装置进入开炼后期，且原油性质逐渐变重、变恶劣。导致空冷设备腐蚀加剧，在2012年年初干、湿空冷先后出现腐蚀泄露，所幸由于及时发现处理未造成严重后果。装置空冷防腐现状
装置空冷管束在2007年检修时，对大部分管束进行了更换，以满足装置继续开炼的需求。为减小塔顶冷凝系统的腐蚀，装置采取“一脱三注”的措施。不但对原油进行脱盐处理，使脱后原油含盐降至3.0mg/L以下，减小HCl的生成。而且装置采用注水、注中和缓蚀剂、注脱金属剂的方法，对管线、冷却设备进行保护。通过采取以上措施装置塔顶污水中铁离子及氯离子含量均控制在了指标范围内，但任然无法避免腐蚀泄露的现象出现。3 腐蚀机理及原因分析 3.1 冷换设备管内腐蚀 3.1.1 HCl－H2S－H2O型腐蚀
原油中含有氯盐组分，其中的氯化镁和氯化钙容易在原油加工过程中受热水解，生成强腐蚀性的氯化氢。而在脱盐装置无法去除的有机氯化物，在高温和水蒸气的共同作用下也会分解，产生HCl，生成的HCl随挥发性气体进入常压塔顶，再进到冷凝冷却系统。当油气经空冷器冷却后，因氯化氢的沸点很低，在110℃以下遇蒸汽结露出现水滴，HCl即溶于水成为盐酸。由于初凝区水量极少，盐酸浓度可达1％～2％，成为腐蚀性十分强烈的稀盐酸腐蚀环境，当塔顶负荷较大时，油气通过管束线速度较快，在这种腐蚀环境下，液体夹带着未冷凝的油气气泡，对管束内壁进行冲刷，从而引起塔顶冷凝系统出现严重的腐蚀。同时，加工过程中原油所含硫化物也热分解为硫化氢，由于硫化氢的沸点很低伴随着油气聚集在常压塔顶，随后进入冷凝冷却系统。由于硫化氢的存在，加剧了冷凝冷却区的腐蚀。H2S与金属Fe生成具有保护膜作用的FeS，而HCl又可与FeS反应破坏保护膜，使金属界面不断更新，HCl与H2S相互促进，构成循环腐蚀。3.1.2氯离子腐蚀
氯离子主要来自原油中的氯盐（主要是MgCl2和CaCl2）的水解和有机氯化物的分解。氯离子作为活性阴离子，能破坏碳钢表面的氧化膜，使其遭受去极化腐蚀而产生点蚀穿孔。氯离子对设备引起的应力腐蚀破坏是在氯离子与拉应力的共同作用下产生的。拉应力除了来源于工作应力外，更多的来自于各种冷加工产生的拉应力、焊接残余应力以及管壳程温差造成的温差应力等。3.1.3 空冷入口段的湍流腐蚀
空冷入口端存在气液共存现象，由于入口端存在气相，同时由于流动阻力的影响，翅片管入口的流速明显高于其他管束的纯液相流速。达到或超过发生流体冲刷的临界流速。在高的流速下，流体不断击穿紧贴金属表面几乎静态的边界液膜，一方面加速了去极剂的供应和阴阳极腐蚀产物的迁移，使阴、阳极的极化作用减小；另一方面流体流动和对金属表面产生了附加的剪切力，剪切力不断地剥离金属表面的腐蚀产物（包括保护膜），形成湍流腐蚀，造成入口端穿孔。
针对管内腐蚀，装置通过对化验室塔顶污水数据进行分析发现，由于装置采取了“一脱三注”的措施，塔顶污水中铁离子和氯离子均在控制指标内，表示空冷管束内HCl－H2S－H2O型腐蚀及氯离子腐蚀并不严重。因此塔顶腐蚀是由于原油性质的变重，导致汽油收率降低，在空冷中油气分压降低加剧了气象的产生，形成了湍流腐蚀导致的 3.2 湿空冷的管外腐蚀
湿空冷管束外表面有明显可见锈瘤，结垢腐蚀严重，管外腐蚀严重，湿空冷注水罐中的补给水都是循环式和除盐水，但是随着冷却水的循环利用湿空冷注水罐中Ca2+、Mg2+还是会有所增加，这是由于水的温度升高，水不断蒸发，各种位无机离子和有机物质的浓缩，而Cl-、SO42-离子明显增加，可能是循环水在循环过程中吸附了大气中的酸性气引起的。对水箱中的沉积物进行分析，发现其主要成分为铁的氢氧化物。因此造成湿空冷管束腐蚀穿孔的主要原因是管外腐蚀，造成管外腐蚀主要是如下几种原因： 3.2.1 冷却水中溶解氧引起电化学腐蚀
湿空冷实际上是属于一种敞开式循环冷却系统，冷却水通过水泵进入喷淋管束，由上均匀喷洒而下，空气则在轴流风机的驱动下，从百叶窗逆流而上，喷淋冷却水与空气能充分地接触，因此水中溶解的02可达到饱和状态。当管壁与溶有02的冷却水接触时，由于金属表面的不均一性和冷却水的导电性，在管壁表面会形成许多腐蚀微电池，微电池的阳极区和阴极区分别发生氧化反应和还原反应。这些反应促使微电池中阳极区的金属不断溶解而被腐蚀。在水对钢铁的腐蚀过程中，溶解氧的质量浓度是腐蚀速率的关键因素。淡水中钢铁的腐蚀速率与氧质量浓度和温度间的关系见图1。由图1可见，在空冷器冷却水温度和氧质量浓度范围内，钢铁的腐蚀速率随氧质量浓度的增加而增加。
图1 腐蚀速率与氧和温度的关系
3.2.2 有害离子引起的腐蚀
循环冷却水在浓缩过程中，除重碳酸盐质量浓度随浓缩倍数增长而增加外，其他盐类如氯化物、硫酸盐等的质量浓度也会增加。同时由于空冷器是一个敞开式冷却系统，由于湿空冷与塔顶中间罐防空位于同一高度，且距离很近。在这种环境下，容易造成Cl-和SO42-质量浓度增高，从而加速碳钢腐蚀。Cl-和SO42-会使金属上保护膜的保护性降低，尤其是Cl-的离子半径小，容易穿过膜层，置换氧原子形成氯化物，加速阳极过程的进行，使腐蚀加速，所以氯离子是引起点蚀的原因之一。从水箱底部沉积物成分分析来看，氯化物的质量浓度不高，虽然不是造成空冷器腐蚀穿孔的主要原因，但在多种因素作用下，加剧了腐蚀的产生。3.2.3 微生物引起的腐蚀
在冷却水中，由于养分浓缩，水温升高和日光照射，给细菌和藻类创造了迅速繁殖的条件。大量细菌分泌的黏液像粘合剂一样，能使水中漂浮的灰尘杂质和化学沉淀物等黏附在换热管传热表面。微生物的滋生也会使金属发生腐蚀，这是由于微生物排出的黏液与无机垢和泥砂杂物等形成的沉积物附着在金属表面，形成氧的浓差电池，促使金属腐蚀。此外，在金属表面和沉积物之问缺乏氧，因此一些厌氧菌(主要是硫酸盐还原菌)得以繁殖，当温度为25～30℃时，繁殖更快。厌氧菌分解水中的硫酸盐，产生H2S，引起碳钢腐蚀，其反应如下：
SO42-+8H++8e=S2-+4H20+能量(细菌生存所需)
Fe2++S2-=FeS↓
铁细菌是钢铁锈瘤产生的主要原因，能使Fe2+氧化为Fe3+，释放的能量供细菌生存需要。
Fe2+—→Fe3++能量(细菌生存所需)4 腐蚀防护措施 4.1 管内腐蚀防护
通过化工艺参数，保证空冷器进口开度，关小出口开度，保持管内液相充满，降低翅片管管束入口流速，达到降低湍流腐蚀的目的。4.2 管外腐蚀防护 4.2.1 优化管束材质
装置在07年及10年检修中将湿空冷管束材质更换为09Cr2AlMoRe和304钢。材质的优化明显降低了有害离子造成的腐蚀。4.2.2 定期排污
随着循环冷却水被浓缩，冷却水的硬度和碱度会升高，水中游离的和半结合的CO2在循环过程中不断逸人大气而散失，冷却水的pH值逐渐上升。pH值升高虽然有利于管束防腐蚀，但pH值过高时使冷却水中碳酸钙的沉积倾向大大增加，易引起结垢和垢下腐蚀，同时还加速微生物的生长。随着冷却水不断蒸发浓缩和与大气接触，水中的悬浮物和浊度不断升高，溶解氧也不断增加。因此装置将部分冷却水通过地步放空进行排放，并补充部分新鲜冷却用水以达到防腐目的。5 结束语
空冷器对初馏塔及常压塔塔顶压力、温度的控制起着至关重要的作用，影响着装置的正常运转及产品合格率。因此，在日常的使用过程中，我们需要加强观察并不断探索，及时发现并解决各类腐蚀迹象，尽可能的延长其使用寿命，为空冷器的正常运行提供可靠保障。
