分析S Zorb装置中的换热器管束腐蚀情况

2020-05-27 214 上传者：管理员

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
化工设备
换热器
炼油装置
管束
腐蚀
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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。

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