酸水汽提裝置回流系統(tǒng)設(shè)備腐蝕原因分析及對(duì)策

蔚永清

(神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)煤炭化學(xué)工業(yè)分公司，寧夏 銀川 750411)

隨著環(huán)保要求以及相應(yīng)法規(guī)的日趨嚴(yán)格，酸水汽提裝置作為化工生產(chǎn)必設(shè)的環(huán)保設(shè)施，其重要性日漸突出。神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)煤化工分公司烯烴公司酸水汽提裝置于2010 年建成投產(chǎn)，至今已運(yùn)行近4 a，在此期間該裝置多次因回流系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備的嚴(yán)重腐蝕而停車檢修。

1 生產(chǎn)概況

1.1 工藝流程說明

來自界區(qū)內(nèi)的變換裝置、低溫甲醇洗裝置、硫回收裝置和界區(qū)外火炬凝液罐的酸水匯入酸水收集罐(D-45801)降壓閃蒸。閃蒸氣并入酸水汽提塔(T-45801)塔頂酸性氣管線一并送入硫回收裝置，穩(wěn)定后的酸性水用酸水泵(P-45801A/B)經(jīng)酸水換熱器(E-45801)預(yù)熱至90 ℃送入酸水汽提塔(T-45801)，之后利用塔底低壓蒸汽進(jìn)行汽提，塔底廢水送至界區(qū)外的污水廠。

由于硫回收裝置對(duì)本裝置送出的酸性氣中各組分含量有嚴(yán)格的要求，為降低酸性氣中蒸汽的含量，在汽提塔塔頂設(shè)置了冷凝回流系統(tǒng)。其中，回流系統(tǒng)包括汽提塔冷凝器(E-45803A/B)、凝液回流罐(D-45802)、凝液回流泵(P-45803A/B)以及彼此相連的管線儀表等設(shè)施。

1.2 主要運(yùn)行參數(shù)

回流系統(tǒng)主要運(yùn)行參數(shù)見表1。

表1 回流系統(tǒng)主要操作參數(shù)及設(shè)定值

2 原因分析

2.1 宏觀腐蝕特征

腐蝕部位基體呈綠色和紅銹色(如圖1)，表面無金屬光澤，呈灰色并顯現(xiàn)粗大的晶粒，不平整有點(diǎn)蝕坑，局部存在大量蝕坑、穿孔和基體缺失。在腐蝕減薄區(qū)域腐蝕產(chǎn)物脫落，呈銀亮色存在點(diǎn)蝕坑，正對(duì)流體面形成明顯的減薄臺(tái)階。另外發(fā)現(xiàn)容器和連接管線應(yīng)力集中區(qū)域(如彎頭、焊接處等部位)腐蝕情況較嚴(yán)重。

圖1 進(jìn)口口環(huán)端面腐蝕形貌

2.2 回流凝液樣檢測(cè)

對(duì)最普工況的凝液樣進(jìn)行為期10 d 的跟蹤檢測(cè)，最后求取每個(gè)檢測(cè)指標(biāo)的平均值，結(jié)果見表2。

表2 酸水汽提裝置回流凝液的檢測(cè)結(jié)果 mg/L

2.3 設(shè)備材質(zhì)分析

選取在材質(zhì)和腐蝕特征最具代表性的汽提塔回流泵進(jìn)口口環(huán)(見圖1)為研究對(duì)象，分別對(duì)其進(jìn)行了成分分析、金相分析和形貌分析，具體結(jié)果見表3 和圖2。

圖2 進(jìn)口口環(huán)微觀形貌

表3 化學(xué)元素成分分析結(jié)果 w，%

表4 金相組織分析結(jié)果

圖3 進(jìn)口口環(huán)夾雜物形態(tài)分布

由表3 可知，進(jìn)口口環(huán)化學(xué)成分含量分別符合GB/T 20878-2007《不銹鋼和耐熱鋼 牌號(hào)及化學(xué)成分》標(biāo)準(zhǔn)中022Cr23Ni4MoCuN(2304)牌號(hào)材料和022Cr17Ni12Mo2(316)牌號(hào)材料。由表4 和圖2-圖3 可知，進(jìn)口口環(huán)為不銹鋼鑄件，基體晶粒粗大，組織不均勻，并存在鑄造缺陷縮孔和夾雜物。

2.4 腐蝕分析

酸水汽提裝置回流系統(tǒng)中的設(shè)備是在多種腐蝕成分(H2S，H2O，Cl-，和等)并存的溫?zé)岘h(huán)境下工作，勢(shì)必要接受多種腐蝕的考驗(yàn)。凝液中含量較高的Cl-屬活性陰離子，易被吸附在金屬表面某些點(diǎn)上，最終通過形成相應(yīng)絡(luò)合物而致使金屬表面鈍化膜發(fā)生破壞，形成點(diǎn)蝕坑。溶液中的成分又可以形成NH4HCO3和NH4HS 附著在設(shè)備表面，會(huì)因電極電位不同導(dǎo)致垢下局部腐蝕［1］。同時(shí)，每種腐蝕成分既可以自成腐蝕體系，又能組成多種聯(lián)合腐蝕體系，最終導(dǎo)致設(shè)備的氫蝕或氫脆［2-5］，加之電導(dǎo)率較高亦可能發(fā)生電化學(xué)腐蝕和雜散電流腐蝕。

另外，設(shè)備冶金質(zhì)量差，制造工藝不規(guī)范，局部應(yīng)力大也是產(chǎn)生腐蝕的重要原因。

3 防腐措施

針對(duì)上述分析，實(shí)際工作中進(jìn)行了如下幾項(xiàng)防腐實(shí)踐，在很大程度上減緩了設(shè)備的腐蝕速度，易腐蝕設(shè)備平穩(wěn)運(yùn)行周期均延長(zhǎng)一倍以上，并且杜絕因腐蝕導(dǎo)致的裝置停車。

(1)材質(zhì)變更:將不銹鋼材質(zhì)的設(shè)備相應(yīng)地更換為碳鋼材質(zhì)的設(shè)備，同時(shí)將汽提塔冷凝器(E-45803A)更換為石墨材質(zhì)，回流泵(E-45803A)更換為磁力驅(qū)動(dòng)泵進(jìn)行對(duì)照試驗(yàn)［6］。

(2)優(yōu)化工藝指標(biāo):酸水汽提單元腐蝕受酸水中組分的影響很大，適當(dāng)提高塔頂溫度458TI0108(由90 ℃提高至120 ℃)、不凝氣溫度458TIC0109(由120 ℃提高至135 ℃)，可以有效降低凝液系統(tǒng)中腐蝕組份的含量，從而達(dá)到減緩設(shè)備腐蝕的目的。

(3)回流罐及連接管線表面鍍鋅、鋁等進(jìn)行陰極保護(hù)，之后內(nèi)壁再涂耐高溫?zé)o溶劑環(huán)氧防腐涂料聯(lián)合保護(hù)。另外，實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)電鍍復(fù)合膜(CTS)技術(shù)處理后的碳鋼設(shè)備同樣具有良好的防腐性能，建議新上防腐設(shè)備可做此處理。

(4)工藝管線改造:酸水收集罐增設(shè)脫鹽水管線，并將雨水池外排管線改至酸水收集罐。當(dāng)回收的廢水中腐蝕成分含量高時(shí)，可利用改造的管線進(jìn)行組分濃度的調(diào)節(jié)，從而有效將腐蝕組分含量降低20%，因此同樣可以減緩回流系統(tǒng)設(shè)備腐蝕速率。

(5)將回流罐液位調(diào)節(jié)閥和對(duì)應(yīng)地前后切斷閥更換為襯氟閥。

4 展 望

防腐技術(shù)是石化企業(yè)安穩(wěn)長(zhǎng)滿優(yōu)運(yùn)行的重要保證之一，也是延長(zhǎng)生產(chǎn)裝置使用壽命、提高經(jīng)濟(jì)效益的重要因素。因此，可以期待未來人們將會(huì)繼續(xù)從設(shè)備制造工藝、新型耐腐材料研發(fā)以及新型防腐生產(chǎn)工藝三方面取得更大突破。

［1］馬志勛.酸水汽提裝置的腐蝕原因分析與整改措施［J］.化工管理，2014(3):128.

［2］于艷秋.高酸性天然氣凈化裝置腐蝕狀況評(píng)估及防護(hù)措施［J］.石油化工設(shè)備技術(shù)，2013，34(3):50-53.

［3］顧望平.石化廠常見的腐蝕失效與對(duì)策［C］∥石油和化工設(shè)備管道防腐技術(shù)與對(duì)策專題研討會(huì)文集.北京:中國(guó)石油石化工程研究會(huì)，2010.

［4］顧望平.煉油廠氯化銨腐蝕探討［C］∥第七屆壓力容器及管道使用管理學(xué)術(shù)會(huì)議暨使用管理委員會(huì)七屆二次會(huì)議論文集.北京:中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)壓力容器分會(huì)，2011.

［5］孫廣雨，伍習(xí)初.關(guān)于酸性水汽提裝置設(shè)備腐蝕問題及對(duì)策［J］.石油化工腐蝕與防護(hù)，2000，17(2):20-21.

［6］黃志榮.酸性水汽提塔底重沸器管束失效分析及對(duì)策［J］.石油化工設(shè)備，2013，42(5):97-100.