資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請聯(lián)系改正或者刪除。柴油加氫反應(yīng)流出物后冷器腐蝕失效分析與防護措施摘要:本文對某煉廠柴油加氫精制裝置反應(yīng)流出物后冷器腐蝕失效情況和引起腐蝕的原因進行了分析,并提出了有效的防護措施,確保了裝置的安、穩(wěn)、長生產(chǎn)。關(guān)鍵詞:冷卻器、腐蝕原因、防護措施概況反應(yīng)流出物后冷器是該裝置高壓反應(yīng)系統(tǒng)生產(chǎn)過程的主要設(shè)備之一,其流程編號為E1103。高壓反應(yīng)系統(tǒng)是將原料柴油與氫氣混合,在高壓、高溫下反應(yīng),達到脫硫、脫氮、稀烴飽和的目的,從而提高柴油的辛烷值,其主要工藝流程如圖1-1,見附頁。柴油加氫精制裝置反應(yīng)流出物后冷器型號為:BIUI300-4.8/0.63-620-6/0.9-2I,其工作條件如表1-1。該冷卻器自1999年11月投入使用以后,于4月8日發(fā)現(xiàn)內(nèi)漏,4月10日對該換熱器進行抽芯檢查發(fā)現(xiàn)管束多處發(fā)生腐蝕,有4根管子己經(jīng)局部穿孔、泄漏,有9根管子外表面坑蝕深達1-1.2mm,導(dǎo)致冷卻器早期損傷,不能正常運行使用,迫使裝置停工搶修,損失很大。表1-1:設(shè)備名稱反應(yīng)流出物后冷器裝置名稱160萬噸/年柴油加氫精制型號規(guī)格BIUI300-4.8/0.63-620-6/19-2I設(shè)備編號E1103項目殼程管程工作壓力(Mpa)0.454.4工作溫度℃4560介質(zhì)循環(huán)水反應(yīng)流出物(柴油、氫氣、H2S)程數(shù)12換熱管直徑×壁厚(mm)φ19×2換熱管材質(zhì)10號鋼殼程材質(zhì)16MnR低合金鋼2、腐蝕現(xiàn)場勘察經(jīng)實地勘察和工條件分析,反應(yīng)流出物后冷器的腐蝕,主要在冷卻管束外表面,內(nèi)表面腐蝕比較輕微。腐蝕形態(tài)主要呈全面腐蝕和局部腐蝕兩種。大部分管子腐蝕產(chǎn)物,呈黃褐色或黑褐色,且大量沉積在管束表面,使管子起皺、粗化、剝落、減薄甚至局部潰爛損傷。腐蝕部位清除腐蝕產(chǎn)物以后,發(fā)現(xiàn)其下表面有大量大小、深淺不等的凹坑,有的己穿孔,有的深達1-1.3mm,有的呈現(xiàn)潰瘍狀蝕坑。在高溫酸性硫化物腐蝕環(huán)境中,該冷卻器僅使用5個月就發(fā)生泄漏。由于10號鋼管束的腐蝕,嚴(yán)重地影響了正常的生產(chǎn)運行?？紤]到廠生產(chǎn)平衡,裝置不能長時間停工,而該冷卻器管束難以再長時間使用,決定對管束4根己穿孔和9根外表面坑蝕較嚴(yán)重的管子進行堵管,對該冷卻器進行增加跨線處理,更改方案如附圖2-1,同時制造新管束以待更換。實踐證明該方案完全正確,在4月8日發(fā)現(xiàn)冷卻器再次內(nèi)漏。此時,我們利用增加的跨線,把該冷卻器甩出,避免了裝置的停工,效益顯著。3、腐蝕機理分析。經(jīng)過現(xiàn)場勘察分析,柴油加氫裝置反應(yīng)流出物后冷器主要是循環(huán)水的腐蝕和垢下腐蝕。3．1析氫腐蝕當(dāng)循環(huán)水存在有H+離子溶液時,溶液中的H+作為去極劑在陰極上放電,促使金屬陽極溶解過程持續(xù)進行而引起的金屬腐蝕,稱為氫去極化腐蝕。碳鋼在酸性介質(zhì)中常常發(fā)生這種腐蝕。溶液中的PH值越小,越容易發(fā)生析氫腐蝕。其反應(yīng)式為:陽極:Fe→Fe2++2e-陰極:2H++2e-→H2↑下表為動力廠1-4月循環(huán)水質(zhì)的數(shù)據(jù)表。表2-1:項項目月份PH值濁度總堿總硬度CL一7.5942.833.560.420.8二7.5129.4834.95520.7三7.54(5.35)21.0234.580.430.8四7.431.4(95.3)30.159.924.4由以上數(shù)據(jù)能夠看出1-4月水質(zhì)的PH值是極不穩(wěn)定的,其中三月份PH值最低為5.35,PH值的不穩(wěn)定對E1103的腐蝕有一定影響。3．2循環(huán)水腐蝕循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的金屬腐蝕是電化學(xué)腐蝕,是在金屬與水接觸的表面,無數(shù)對陰陽極間電子經(jīng)過金屬本體流動的過程。和水接觸的不同金屬之類間或同一金屬由于晶體不均勻性、雜質(zhì)以及介質(zhì)濃度、溫度、傳熱的不均勻性等造成的電位差異,構(gòu)成了宏觀或微觀電池。在陰陽極上發(fā)生以下的電化學(xué)反應(yīng),使金屬發(fā)生腐蝕,其反應(yīng)如下:陽極:Fe→Fe2++2e陰極:H2O+1/2O2+e→2OH-總反應(yīng):Fe+H2O+1/2O2→2Fe(OH)2陰極反應(yīng)生成的Fe2+與陽極反應(yīng)生成的OH-結(jié)合生成氫氧化亞鐵,氫氧化亞鐵不穩(wěn)定,在有氧存在時繼續(xù)被氧化,反應(yīng)式為:Fe(OH)2Fe(OH)3Fe2O3H2O3．3垢下腐蝕柴油加氫反應(yīng)流出物后冷器設(shè)備大型化,而循環(huán)水進、出口直徑只有DN200,循環(huán)水在殼程流速較慢,水中的垢物、緩蝕劑在金屬表面不易擴散,結(jié)垢易沉積。從表2-1數(shù)據(jù)看出四月份水質(zhì)中濁度的變化也很大,其中最大值為95.3,這為發(fā)生垢下腐蝕提供了條件,因為水中含有鈣,鎂離子和酸式碳酸鹽等,當(dāng)其流經(jīng)傳熱表面時就發(fā)生如下反應(yīng):Mg+HCO3→MgCO3+Mg(OH)2.MgCO3+CO2Ca2++2HCO3→CaCO3+H2O+CO2在循環(huán)水中加入聚合磷酸鹽作緩蝕存如下反應(yīng):3Ca2++2PO42-→Ca(PO4)2另外,溶解在循環(huán)水中的氧還會造成金屬腐蝕,形成鐵銹,反應(yīng)如下:Fe2++H2O→Fe(OH)2反應(yīng)的結(jié)果就是在管子傳熱表面上逐漸結(jié)垢,同時伴隨鐵銹的生成。因此冷卻器運行一段時間后,由于垢層的影響,換熱效果降低。從以上分析能夠看出,該冷卻器由于循環(huán)水腐蝕,冷卻水流速較慢,管子傳熱表面易沉積結(jié)垢,而由于水垢的存在,易造成管束的垢下腐蝕,金屬在垢下腐蝕由于本身由化學(xué)腐蝕存在自催化作用,加速金屬的腐蝕,使管束的使用壽命下降。4、防護措施4．1改進水質(zhì)由于水質(zhì)差對冷換設(shè)備腐蝕是煉油廠普遍存在的現(xiàn)象,專業(yè)部門應(yīng)加強對動力廠水質(zhì)的監(jiān)督,督促她們定期加藥處理,使水質(zhì)逐漸改進。4．2加大冷卻器殼程水的流速水速的增加能夠防止垢物沉積在管子的表面,此措施可有兩種方案①是經(jīng)過加大進出水管的管徑,現(xiàn)管徑為DN200更換為DN300,加大水量,從而提高水的流速;②改用其它型號的冷卻器,如改用小殼體直徑的兩臺冷卻器重疊安裝使用,這樣也有利于提高殼程水的流速,達到防垢的目的。4．3改換管束的材質(zhì)采用08Cr2AIMo合金金鋼管束,08Cr2AIMo在一定條件下使用,耐蝕性與不銹鋼相近。純鋁的電化學(xué)標(biāo)準(zhǔn)電位很負(fù),約-1.66V。08Cr2AIMo很容易與循環(huán)水中的氧結(jié)合生成AI2O3鈍化膜,使其電位迅速上升到-0.5V,減小了整個腐蝕電池的電位差,而且當(dāng)鈍化膜遭到破壞時,能很快地自行再生,因此該材料用介質(zhì)溫度小于180℃的油汽冷卻器上是適宜的。解決了管外壁腐蝕嚴(yán)重的難題。另外,該合金管束耐冷卻水腐蝕性能也特別好。因為該管束不含鐵元素,不受冷卻水對碳鋼腐蝕機理的影響。相反,在PH值為4.8-8.6范圍的冷卻水中能產(chǎn)生水化反應(yīng):AI+3H2O→1/2AI2O3．3H2O+3H++3e-使它與冷卻水介質(zhì)接觸而形成一層質(zhì)地致密,化學(xué)穩(wěn)定的水化氧化(AI2O3．H2O)保護膜,這種膜一旦受到破壞,能迅速再生,使金屬表面處于鈍化狀態(tài),從而提高耐蝕的跡象。5、結(jié)束語柴油加氫反應(yīng)物后冷器在更換08Cr2AIMo管束后,雖然提高了管束抗腐蝕能力,但由于循環(huán)冷卻水流速慢的問題還待解決,管束易結(jié)垢的問題