S Zorb装置换热器管束腐蚀情况分析

S Zorb装置换热器管束腐蚀情况分析

牛 奔

(中国石油化工股份有限公司金陵分公司)

摘 要：在炼油装置运行生产中，各种介质的交换传热都需要重要的化工设备换热器。据统计换热器在石化设备中约占投资的1/5，换热器防腐工作的好坏, 换热器运行效率的高低好坏，将直接影响炼油装置的长周期和安全运行，更会大幅提升装置的能耗及检维修费用，因此，换热器的运行情况是极为值得关注的问题。所以，针对S Zorb装置换热器腐蚀的原因进行了阐述，并对其危害进行了介绍；探讨了腐蚀的处理措施，为解决换热器腐蚀提供一定参考。

关键词：S Zorb、换热器；管束；腐蚀

1 S Zorb装置及冷换设备概况介绍

S Zorb催化汽油吸附脱硫装置工艺技术先进，以较低的辛烷值损耗，生产硫含量在10ppm以下的低硫汽油。为满足南京及附近城市对清洁燃油的需求，金陵石化公司两套150万吨/年S Zorb技术催化汽油吸附脱硫装置于2012年、2014年先后开车成功，国五汽油产量达320万吨，居全国榜首，成为国内最大的清洁油品生产基地。

两套S Zorb装置，共计使用各类换热器68台，其中管壳式换热器42台，空冷器15台，其余板式、绕管式、管翅式、板翅式、外取热器等11台。换热器在运行过程中大多存在程度不等的结垢及腐蚀问题，常出现因换热效果差、腐蚀内漏而造成被迫停车冲洗管束、堵漏或更换管束等，甚至会影响装置安全生产以及产品质量事故。

2 S Zorb装置主要换热器运行情况分析

两套S Zorb装置截至目前先后经历了5次停工大修和4次短停消缺，其中因换热器腐蚀内漏和管束结焦堵塞问题出现过6次，是制约装置长周期安全运行的瓶颈问题之一。现就S Zorb装置换热器的腐蚀情况分析如下。

2.1 汽油及氢气侧的腐蚀

汽油及氢气侧存有硫化物腐蚀，现象较突出的有稳定塔顶后的换热器E104，循环水侧和精制汽油侧的腐蚀互相作用，腐蚀性较强、压力较高的汽油渗入循环水一侧，使得管束腐蚀情况加剧。

2.2 电化学腐蚀

管束长期处于水溶液中形成微电池，阳极上发生氧化反应发生溶解，使换热器内金属腐蚀加剧，表现较为突出的如产品换热器E204，开箱检查发现腐蚀情况较重，进行阳极保护。

2.3 化学腐蚀

管束在高压高温运行状态下易被氧化，部分换热器质量较差腐蚀速度加快，现象为管板焊缝焊粗糙甚至减薄泄漏；或由于未采用胀焊焊接等，在管板焊处焊缝腐蚀严重造成泄漏，在腐蚀泄漏现象中占较大比例。

2.4 生物腐蚀

微生物以有机缓蚀剂为食物造成生物腐蚀，见图1，代谢产生的酸性物质会附着在管壁上，粘附过多水中漂浮的灰尘、杂质等形成沉积物进而破坏耐腐蚀保护层，循环氢换热器E106管束内漏，开箱检查发生微生物淤泥等杂质大量附着，从而形成氧的浓差电池，不断加剧垢下腐蚀，发生局部坑蚀泄漏，见图2。

图1 公司循环水异氧菌和铁细菌分布
(2017.1.1-2018.12.30)

图2 管束附着物及冲洗后的管板

3 处理措施

在S Zorb装置腐蚀损坏的换热器中，针对不同的腐蚀情形采取不同的手段去避免或抑制管束腐蚀恶化。

3.1 制造上的防腐蚀技术

与腐蚀相关的设备制造环节要注意几点：焊接工艺中管子和管板的连接主要有密封焊加强度胀、强度焊加强度胀、强度焊加贴胀、纯胀接四种,需要采取合适的焊接方式；碳钢、CrMo 钢或铁素体、奥氏体不锈钢等因应力损坏占比较大，需采取合适热处理方式消除应力损坏。制造时对表面处理或涂料的管子在制造时要防止表面划伤防止点蚀，同时在管板孔的结构上避免纵向贯穿槽，确保贴胀的密封效果可有效防止闭塞区腐蚀。

3.2 工艺防腐蚀技术

目前金陵石化在炼油工艺中采用的工艺防腐蚀措施是一脱四注，若脱盐程度低，在一定的温度和湿环境下，就会造成稀盐酸和H2 S-HCl-H2 O 的腐蚀环境，因此一般要求脱盐指标<5mg /L。

3.3 加强腐蚀调查和监测

建立完善冷换介质的巡检监测制度，加大执行力度对腐蚀情况充分掌握，根据上周期运行情况和维修纪律建立对容易损坏部位的动态监测，对关键部位关键设备进行定期定点观察检测。

3.4 确保检修效果加大检修费用投入力度

提高检维修成本投入，拒绝反复小修争取一次性大规模修复，对高危换热器的管束进行材质升级延长使用周期。对已经产生严重腐蚀的设备，在下周期备货检修时，一定要探究腐蚀原因，并采取针对性措施优化操作工艺，利用新技术、材料、工艺等，延缓管束的腐蚀，延长设备寿命。

3.5 电化学保护法

鉴于循环水水质差容易沉积杂质等情况造成的严重腐蚀，检修时要进行增加镁块保护，在管箱部位采用牺牲阳保护或表面喷涂耐蚀金属的方法。

3.6 改善冲洗方式

不断优化提升清洗质量和效果。吸取以往对管束的冲洗经验，采用超高压射流软管冲洗，见图3，既改善冲洗方式，又优化冲洗时间，冲洗效果较明显，消缺前后换热终温提高30℃，能耗大幅降低，对节能增效和长周期运行都贡献较大。图3为超高压清洗水流方向。

图3 超高压冲洗水流示意图

4 结论

换热器腐蚀泄漏不仅影响炼油装置正常生产，更会增加维护成本。针对换热器结垢和腐蚀的原因进行针对性分析和研究，总结常见的腐蚀处理措施和使用效果，通过改善冲洗方式、建立监测机制、升级材质等为解决换热器腐蚀问题提供切实可靠的方案。但换热器的防腐和长周期运行工作并不仅仅是设备专业的事，而是需要设计制造、工艺操作、冷却水处理等各个部门各专业协同合作共同努力才能达到较好效果。

参考文献：

[1] 周本省.循环冷却水系统中的结垢问题[J].化学清洗，2009,15(3)：36-42.

[2] 张晓峰，张小萌.管壳式换热器的腐蚀与防护分析[J].化工装备技术，1997，18(1):3.

[3] 高瓦玲，侯忠德，杨文忠，等.铜质