关于加氢装置水冷器的腐蚀与防护分析

孙启端  , 

中国石化青岛炼油化工有限责任公司

摘要：循环水冷却器冷却效果直接，成本较低，化工生产中应用较为广泛，加氢装置水冷器分布较多，在运行过程中，常会出现水冷器冷却效果降低，腐蚀窜漏现象，严重影响了装置的平稳运行。为减缓此类问题的出现，对水冷器腐蚀情况和腐蚀类型进行检查分析，认为循环水冷却器产生腐蚀的主要原因是由于水中Ca2+、Mg2+、Cl-等离子及其他杂质的存在，导致循化水系统及换热设备出现腐蚀、结垢、淤泥沉积，针对这些问题，采取循环水水质监测、控制和加药处理，提高循环水的使用周期，保证装置长周期平稳运行。

关键词：加氢装置，水冷器，腐蚀，防护

第1章 加氢水冷器腐蚀类型及影响分析

1、水垢附着

在循环冷却水系统中，碳酸氢盐的浓度随蒸发浓缩而增加。当其浓度达到过饱和状态，或经过传热表面水温升高时，会分解生成碳酸盐沉积在传热表面，形成致密的微溶性盐类水垢，其导热性能很差（≤1.16W/(m.K)，钢材一般为45W/(m.K)）。因此，水垢附着，轻则降低换热器传热效率，严重时，使换热器堵塞，系统阻力增大，水泵和冷却塔效率下降，生产能耗增加，产量下降，进一步加快局部腐蚀，甚至造成非正常停产。

2、设备腐蚀

循环冷却水系统中，大量设备是由金属制造，长期使用循环冷却水，会发生腐蚀穿孔。这是由多种因素造成的，主要有：冷却水中溶解氧引起的电化学腐蚀；有害离子（ Cl-和SO42-）引起的腐蚀；微生物（厌氧菌、铁细菌）引起的腐蚀等。

设备管壁腐蚀穿孔，会形成渗漏，或工艺介质泄露入冷却水中，损失物料，污染水体；或冷却水渗入工艺介质，影响产品质量，造成经济损失，影响安全生产。

3、微生物的滋生与粘泥

在循环水中，由于养分的浓缩，水温升高和日光照射，给细菌和藻类的迅速繁殖创造了条件。细菌分泌的黏液使水中漂浮的灰尘杂质和化学沉淀物等黏附在一起，形成沉积物附着在传热表面，即生物粘泥或软垢。粘泥附着会引起腐蚀，冷却水流量减少，进而降低冷却效率；严重时会堵死管道，迫使停产清洗。粘泥量增加一方面加速了垢下腐蚀，另一方面某些细菌的代谢分泌物直接对水冷器造成了腐蚀，同时藻类的增加会使光合作用增强，水中溶解氧增加，有利于氧的去极化作用，从而加速了腐蚀。

第2章 改善腐蚀现状处理方法

根据系统粘泥量较多、垢下腐蚀较严重的实际情况，制定系统带负荷在线清洗、预膜方案，取得了一定的效果，整个过程分为油污清洗、杀菌、生物黏泥剥离、化学清洗及化学预膜五部分。                                          

1、油污清洗

因为系统之前泄漏较频繁，并且在打开的水冷器封头处有明显的残留油污，因此判断系统中还存有油类，因此先利用油污清洗剂对整个系统进行除油处理，向系统投加油污清洗剂75kg，加药后，系统循环48小时，清洗过程中有大量的油泥被泡沫带出系统，少量置换至浊度合格。

2、杀菌

①油污清洗后，向系统投加氧化性杀菌剂二氯异氰尿酸钠200kg，循环24 小时，通过强化杀菌过程，杀灭微生物，使生物黏泥失去活性，脱落并随水流带出系统；

②少量排污后向系统冲击性投加非氧化性杀菌剂1000kg，强化杀菌过程，同时增加循环水泵一台，将系统压力提职0.45MPa（正常运行为0.41MPa），循环量提高至24000t/h（正常运行时约21000 t/h），提高系统流速。循环24小时，系统浊度升至45.4NTU，少量排污置换。

3、生物黏泥剥离

系统杀菌结束后，进一步提高系统压力值0.48MPa。向系统投加粘泥剥离剂1500kg，根据顺序依次对催化、重整、加氢和常减压的水冷器和管道进行清洗，清洗时间为每个单位一天，期间要求将清洗单位界区阀门和水冷器进出口阀门尽量开至最大，确保清洗效果，并每日适量增加粘泥剥离剂，保持有效浓度。清洗过程浊度达到78.9NTU，少量排污，避免脱离的粘泥再次沉降。四天后系统粘泥剥离结束，系统水质置换。

4、化学清洗

排污置换至系统浊度降到30.2NTU后停止排污，投加缓蚀阻垢剂A800kg、缓蚀阻垢剂B400kg作为清洗缓蚀剂，并开启加酸泵向系统加酸以调节系统pH，当系统pH降到8.12，陆续向系统投加螯合剂8000kg对系统进行清洗，同时分别在冷却塔塔池及缓冲池挂入碳钢挂片。清洗期间持续加酸控制系统pH，6小时分析总铁及钙硬度。循环48小时后，系统清洗结束，开始置换，取出挂片，挂片未出现明显的腐蚀，说明螯合清洗剂的投加未对管道、设备造成腐蚀。清洗过程要注意加酸的调整，加强对pH值和碱度的化验分析频次，避免加酸过度造成的系统腐蚀。

5、化学预膜

排污至浊度低于30，停止排污，在保持系统水位基本稳定不变的条件下，开始化学预膜。投加缓蚀阻垢剂A 3200kg、缓蚀阻垢剂B800kg，加药结束后分别在冷却塔塔池及缓冲池挂入碳钢挂片。预膜期间控制系统pH在6.8~7.5之间。2日后，监测碳钢挂片表面出现明显色晕，预膜结束，置换后转向正常运行。

第3章 水冷器的管理与规范查漏

3.1加强水冷器的管理

①建立水冷器台账，以生产装置为单位，建立水冷器使用的详细台账，包括材质、介质等，同时要求循环水场管理单位熟悉这些水冷器的状况，一旦泄漏能够有针对性的查找；

②加强水冷器的运行管理，循环水流速对系统至关重要，明确要求各生产装置不得为了节能而减小水冷器阀门开度，公司机动部成立工业水管理小组，每个二级单位配兼职水管员，每周对各装置水冷器的运行管理情况进行检查，并通报、考核未按要求执行的单位。

3.2循环水指标控制

为保证水冷器安全、稳定运行，必须对循环水系统里各杂质含量进行控制，防止控制指标超标，导致水冷器系统结垢、腐蚀加剧，循环水水质恶化，影响循环水系统长周期运行。

3.3规范查漏

①下发《循环水系统查漏规定》，明确规定循环水场发现泄漏后第一时间汇报调度，调度要求各生产装置自行检查，24小时之内如能查出可避免考核，如24小时之内不能查出则由调度和工业水管理小组联合进行检查，如查出，加大考核力度，这样明确了查漏中的职责和奖惩，为避免考核，各装置查漏中积极性提高，缩短了查漏时间；

②完善查漏设施，查漏工作之所以难是因为很多水冷无采样口，普查工作难以落实，为此克服困难在水冷器回水管线上加装采样口，方便采样，另外在气体介质的水冷器回水管的高端增设查漏桶，一旦发生泄漏能够很快查出；

第6章 日常操作难点及操作建议

6.1操作难点

1、介质腐蚀性较强，介质侧腐蚀泄漏，导致水冷器泄漏 ；

2、水流速过缓，淤泥沉积造成垢下腐蚀导致泄漏，如重整单元水冷器；

3、部分水冷器为间断运行或带介质温度调节的，这部分水冷器在备用或运行过程中控制循环水流量，达不到规定流速，造成流速低，水冷器粘泥集聚，腐蚀增加。

6.2操作建议

1、适当增开机泵，保持给水压力在0.45MPa以上，尽力提高水冷器中水流速；

2、根据测速情况做好水冷器进出口阀门调整工作，做好区域之间和区域内水冷器之间的水平衡，尽量的提高水冷器流速到0.8m/s，同时加强对备用水冷器的管理，杜绝备用设备阀门开度小，造成淤泥沉积腐蚀；

3、做好水冷器的查漏工作，一旦泄漏尽快组织查找，避免长时间的泄漏对水质造成更加恶劣的影响，加快装置回水总管加装油分析仪进程，为查漏工作增加手段；

4、适当更换水冷器芯子，查找与已漏水冷器运行状况相似的水冷器，并逐步申报更换计划，一旦泄漏及时更换，避免频繁、反复泄漏，影响水质。

    5、加强杀菌力度，控制异养菌：调整杀菌方案，继续采用氧化性和非氧化性杀菌剂交替杀菌的方式，加大非氧化性杀菌剂的投加频次，非氧化性杀菌剂投加频次由每月一次调整为每月两次，同时对氧化性杀菌剂投加点重新规整，做到多点位投加；

6、加强和药剂厂家的沟通，随时监控水质情况，并要求根据水质情况对药剂配方作出调整；

第7章 结论

循环水冷却器运行的好坏关乎加氢装置是否长期、稳定、安全运作。通过对循环水系统，进行定期清洗和补膜，可以在设备表面快速形成具有十分优异的保护膜，以减少设备腐蚀和结垢，加上合理的日常操作和规范的运行管理，能有效的降低换热设备腐蚀泄露的发生，减缓循环水水质恶化的进度，同时达到节约循环冷却水的新鲜水用量，可极大地缓解我国水资源短缺的矛盾，减少污水排放，可减轻周边环境的水体污染状况，这对保证环境经济的可持续发展，促进生态环境的良性循环，改善少数地区的人居环境状况有着重要的意义。

致    谢

    本论文是在刘相老师的悉心指导下完成的。刘相老师渊博的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，严以律己、宽以待人的崇高风范，朴实无华、平易近人的人格魅力对我影响深远。

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