汽油加氫裝置水冷器泄漏原因分析及對策

孟祥武，胡寶林，李景濤

（1.中國石油吉林石化煉油廠，吉林吉林 132021；2.中國石油吉林石化建修公司，吉林吉林 132021）

0 前言

中國石油吉林石化公司煉油廠汽油加氫裝置中，E-8203水冷器主要作用是冷卻加氫脫硫反應產物。冷水器的運行參數：操作壓力1.53 MPa，操作溫度55℃，管程介質為循環水，殼程介質為氫氣和汽油的混合物，型式為U形管式換熱器，管束規格Φ1500×6655 mm，管板材料16Mn，管束材料10#鋼，管束規格19×2 mm，共計962根換熱管。管束采用防腐蝕涂料噴涂。自2012年10月汽油加氫裝置開車以來，該冷水器連續使用3 a，管束多次發生泄漏問題。

1 汽油加氫E-8203加氫脫硫水冷器泄漏情況

2015年12月29日，對冷水器開始檢修，12月30日16：00檢修完正式投用。共計處理漏點7處，其中2處管束泄漏量較大，1處管束焊口處微漏用楔子脹死，另外4處泄漏量微小進行楔子堵漏處理。

2 原因分析

2.1 生物黏泥腐蝕

本次水冷器檢修時正值冬季，為防止管束凍壞，拆開封頭后對管束內不積水用氮氣逐個清掃時，有20多個管束堵塞，氮氣無法吹開。拆下水冷器封頭后管板上還是存在積垢情況（圖1、圖2）。用氮氣吹掃時，吹出大量黃色泥湯樣沉積物，干后形成黃泥形狀物質，這說明冷水器中存在大量生物黏泥。

微生物黏泥是指由于水中溶解的營養源而引起細菌、絲狀菌(霉菌)、藻類等微生物群的繁殖，并與泥沙無機物和塵土等混合，形成附著或堆積的軟泥性沉積物。日常運行中，如果不及時反沖冷水器，流速慢的高濁度水流經管道時會導致黏泥沉積，而泄漏的介質，如硫化氫、油等，為微生物提供了營養源，導致黏泥量增加。微生物黏泥不僅會降低換熱器和冷卻塔的作用，惡化水質，而且會加速設備腐蝕，降低藥劑的緩蝕阻垢作用和殺菌效果，使設備不能長周期運轉，影響生產，從而造成經濟損失。

圖1 水冷器管板表面積垢

圖2 水冷器封頭內部情況

2.2 循環水壓力問題

水冷器位于汽油加氫裝置高框架三層平臺，距地面15 m。裝置循環水壓力約0.3 MPa（煉油廠循環水壓力規定≥0.4 MPa），到水冷器后循環水壓力在0.2 MPa左右，壓力偏低導致循環水流速緩慢，在此處積累大量沉積物，長期積累造成垢下腐蝕。

2.3 換熱器防腐蝕涂料施工質量問題

在熱器管束噴涂時，如果施工質量不達標，如漆膜有針孔、龜裂、鼓泡和脫落等，則金屬會形成小陰極—大陽極的腐蝕電池，成為管束腐蝕的隱患。另外，在安裝、生產中或溫差變化較大時，難免漆膜破壞。在本次檢修中，管束發生腐蝕而管板和管束焊口處腐蝕較輕，說明涂料噴涂過程中質量不達標。

3 解決水冷器管束腐蝕的措施

3.1 采用硅醛涂層防腐技術

硅醛涂層防腐技術是針對換熱器腐蝕所研制的專用防腐涂層技術,是一種“多涂層結構”硅鍵酚醛涂層，有附著力高、耐熱、耐油、耐水、耐化學品腐蝕、抗磨、導熱性能好等優點。適用于300℃及以下高溫介質（油氣）、污水、海水、含硫含氯介質、醋酸、甲醇等復雜介質的工藝側及空氣冷卻的換熱器冷卻管的防腐蝕。

3.2 提高循環水壓力

在汽油加氫車間附近的第四循環水場加裝新的循環水泵，提高了冷水器管束入口的壓力和流量。

3.3 提高水冷器噴涂質量

涂料施工分化學除油、除銹、清水沖洗、鈍化、高壓風吹掃、噴砂、涂漆、養護8步。嚴格保證施工中關鍵節點質量，在表面處理等工序嚴格執行GB 6807—1986《鋼鐵工件涂漆前磷化處理技術條件》以及HG/T 2387—1992《工業設備化學清洗質量標準》質量標準相關內容；表面噴砂除銹應達到GB 8923—2011《涂裝前鋼材表面銹蝕等級和除銹等級》中Sa2.5級。最后涂漆采用淋涂，灌涂、淋涂 6遍（或一次成膜）達到設計厚度以上。

3.4 增加管束陽極保護棒

在循環水溫度相同、陽極量相同比例下，假定涂層破損一定比例的情況下，犧牲陽極陰極保護也能很好的覆蓋管束表面。這說明，犧牲陽極陰極保護可以彌補涂層局部破損導致防腐保護失效的不足，消除腐蝕“熱點”，最終達到涂層和犧牲陽極保護聯合防腐優勢互補的效果。

傳統方法不能保證全部管束受到有效陰極保護，主要原因是陽極棒的計算量存在很大問題：循環水中犧牲陽極電流分散能力有限，同時狹窄的管束間距會制約犧牲陽極靜電場分布，因此陰極保護電位衰減很快，較少的陽極量無法保證管束全部表面陰極保護電位達標。

通過計算機仿真計算，不僅可以確保水冷器殼程的所有部位都能獲得有效的陰極保護，并確定合適的陽極需求量；而且可以計算比較不同陽極安裝位置對陰極保護電位的影響。最終獲得優化的陰極保護設計方案，兼顧解決經濟可行的陽極安裝量和管束表面陰極保護全部達標的難點。

3.5 加強循環水車間的管理

（1）首先采取交替投加非氧化性殺菌劑控制系統菌數，反復操作2次，目的是抑制冷卻塔塔壁青苔和活性生物，為黏泥剝離做準備。

（2）在生物黏泥剝離前，調節系統的水量平衡，控制系統運行的濃縮倍數，然后關閉系統排污閥，盡可能少補水。向系統中投加過氧化氫100 mg/L，以對黏泥進行有效控制與剝離。

（3）運行一段時間后向系統中投加大劑量黏泥剝離劑，可以選用聚季銨鹽藥劑。

（4）持續監控生物黏泥腐蝕中硫酸鹽還原菌、硫氧化菌、腐生菌指標，將其控制在合理指標范圍內。

通過以上5點措施，該冷水器的運行效率和防腐蝕狀況得到明顯改善。