常壓塔頂空冷器腐蝕機理分析及預防措施

樊溥

（中國石油遼陽石化分公司機動設備處，遼寧 遼陽 111003）

石油產品生產離不開常壓塔蒸餾裝置，而常壓塔頂空冷器在維持常壓塔頂溫度和壓力方面作用不可小視。但空冷器因腐蝕而發生泄漏造成損失的案例也非常多見。由于空冷器位于高溫換熱器上部，其發生泄漏事件后極易引起火災，造成不可估量的損失。因此分析泄漏原因，找到有效預防腐蝕的辦法，才能保證裝置的平穩運行，對安全生產的意義也十分重大。

1 常壓塔頂回流系統工藝流程

常壓塔的塔頂回流出的油氣經過處理后，溫度得到有效的控制，隨后再次經過冷卻成為汽油，其中一部分會通過汽油裝置獲取，另外一部分則會在塔頂回流泵中繼續使用，以此來為常壓塔的塔頂保持相應的溫度與壓力，具體情況以及系統工藝流程設計的基本要求而定。

2 空冷器構造

常壓塔的減壓蒸餾裝置包括多臺空冷器，不同的空冷器由多根翅片管構成，其有效的換熱面積也直接決定了空冷器的冷卻處理效果。一般來說，翅片管的材料選擇為09Cr2AlMo，不同的入口處的材料選擇時，為了減少對于系統產生的不良影響，需要保持其管端口的沖蝕得到很好的控制。除此之外，為了強化汽油的冷卻速度，還需要對空冷器進行加裝，在下部添加風扇設備，提供充足的風力。

3 腐蝕成因和狀況

在進行常壓塔的空冷器管束腐蝕性檢查的時候，一般需要借助于橫斷面進行分析判斷。通過切開橫斷面，能夠發現腐蝕泄露的位置基本都集中在入口部分，這里同時也是空冷器的入口末端。結合工程實踐中的情況來看，常出現管束斷裂的位置一般也存在結晶鹽大面積析出的情況，通過化驗后可以得到其成分中主要為氯化銨固體。結合空冷器的管束腐蝕情況來看，腐蝕的面積大、程度深，屬于嚴重腐蝕。在腐蝕的影響下，整個設備的強度、厚度都受到了不同程度的影響。

4 腐蝕機理分析

為了進一步分析常壓塔頂空冷器腐蝕預防策略，現結合具體案例就常壓塔頂空冷器的腐蝕機理劃分為4個部分，介紹如下。

（1）硫和硫化物。硫、硫化物本身都屬于酸性物質，如果溶于水后可以形成很強的酸性，從而對常壓塔頂空冷器形成劇烈的腐蝕。一般來說，原油的成分不同，其含硫量也會存在較大的差異。在本案例中，常減壓蒸餾的裝置中選擇了不同類型的原油，在設備加工過程中，出現了原油的含硫量不斷變化的情況。由于硫、硫化物的整體含量不穩定，為后續的防腐工作設置了很大的問題與障礙。在原油當中，硫的存在形式十分豐富，除了最常見的單質、硫化氫等，同時還存在一部分不穩定的二硫化物，這些物質在相對濕潤的環境下都會與金屬進行反應，進而形成結構腐蝕。除此之外，大多數的非活性硫化物在溫度達到的情況下也會發生轉換，形成活性硫化物，所以原油中的不同類型的成分經過加工、分解，可以形成新的油氣類型，并且冷凝系統也會受到其影響而被腐蝕。

（2）無機氯和有機氯。常壓塔頂空冷器受到腐蝕的另外一個重要因素是氯元素的構成物。常見的無機氯有氯化鈉、氯化鎂等，這些物質根據原油的品質與種類不同而普遍存在。實際上，混合比例不確定的條件下，原料的性質也會不穩定。但是，經過適當的脫鹽后，可以去除掉大多數的氯化物，不過根據脫鹽工藝的不同也會存在一些殘留。結合本分析案例的情況來看，經過電脫鹽處理后，油品中的無機氯含量依然很高，同時無機氯的含量還存在持續上升的特征。根據電脫鹽的效果來看，其與周圍的溫度以及施工環境具有密切的關系。在原油中存在大量的無機氯，會導致減壓環節生產出部分氯化氫氣體，屬于腐蝕性氣體。在溫度較低的情況下，氯化氫也會直接溶于水，從而形成鹽酸物質。在水的含量較低的情況下，鹽酸的整體腐蝕性很強，所以更容易對常壓塔頂空冷器形成劇烈的腐蝕。除此之外，氯化鎂、氯化鈣本身都存在一定程度的水解，所以在原油加工過程中也會導致電離并形成腐蝕液體。

（3）電偶腐蝕影響。在大多數情況下，電偶腐蝕問題一般都會出現在不同的位置，通過相互接觸的方式來進行腐蝕。在常壓塔頂空冷器當中，不同的管束部分都采用了相對耐腐蝕的材料。但是，耐腐蝕的鈦也會受到影響而進入到鈍化狀態，進而出現正電位，這個時候腐蝕為陰極，兩者匹配后會形成一個化學電池，不斷對陽極的金屬進行腐蝕，在電偶腐蝕的影響下，金屬的內壁會不斷被腐蝕并最終出現斷裂。

（4）常壓塔頂注氨、注水影響。注水量對于常壓塔頂空冷器的腐蝕也會帶來一定程度的影響。實際上，塔頂的設計一般都會采用緩蝕劑、氨水等方式來進行耐腐蝕處理。而緩蝕劑在使用后會出現相對致密的保護層，隨后就可以有效的抵擋外部環境介質對于系統產生的腐蝕影響。在注入氨水的時候，主要能夠實現硫化氫、氯化氫的中和，從而降低系統的酸性，減少對于金屬帶來的不良影響，降低常壓塔頂空冷器的腐蝕壓力。不過，在注入氨水的時候會出現以氯化銨鹽形式沉淀的情況，一旦出現大面積的沉淀與沉積，會因此而出現阻礙污水流通的情況，同時也會形成厚厚的垢層，進而對常壓塔頂空冷器產生腐蝕壓力。除此之外，當注水量不足的時候，也會導致大量沉積的氯化銨無法去除，從而引起上面的問題。

5 預防措施

（1）混煉原油。在高低硫原油充分混合的情況下，需要通過優化減壓蒸餾裝置的加工過程來確保硫含量達到預期的標準。在這個過程中，還需要積極降低常壓塔的塔頂硫化濃度。當加工工作基本完成后，還需要及時對硫含量進行分析，并對常壓塔的塔頂三注工藝進行調整，這樣才能夠最大限度地確保品質達到技術標準。

（2）高效率電脫鹽。在經過脫鹽技術處理后，原油中的氯離子可以被脫除，從而減少催化劑中毒的問題。在實施電脫鹽的過程中，也可以同時去除掉原油水分，并確保后續操作能夠合理的開展，減少加工過程中產生的耗能。在操作過程中還需要進一步做好溫度控制，將其控制在合適的范圍內，這樣可以提升水分的分離效率。盡管電脫鹽裝置無法完全脫除掉有機氯，但是整體脫除率也相對較大，所以剩余的部分對于系統的影響也不會太大。由此可見，實施高效率電脫鹽依然是確保常壓塔頂空冷器抗腐蝕性的重要技術途徑。

（3）升級管束材質。結合目前常壓塔頂空冷器出現腐蝕的因素來看，管束的材質也是一個很大的問題。為了確保其能夠適應低酸、低硫的工作環境，需要選擇更為合適的耐腐蝕性材料，避免繼續選擇相同的材料出現鈍化和垢下腐蝕的問題。為了確保整體工作效率，確保設備的使用壽命，可以采用雙相鋼作為新的材料。

（4）改用有機氨水。在改用有機氨水的時候，需要建立嚴格的塔頂含硫污水的控制體系，將其PH值控制在5.5~7左右，以此來降低空冷器的管束內部銨鹽結晶，減少銨鹽空冷器的管束沉積帶來的不良影響，避免頂油氣流動，并減少垢下腐蝕帶來的不良影響。

（5）利用注水進行沖洗。采用常壓塔的塔頂注水處理，可以防止腐蝕介質與產物的沖洗，同時也可以避免腐蝕產物進一步附著在內壁上引發新的腐蝕。

（6）調整空冷器入口閥門開度。及時對常壓塔頂空冷器的入口閥門開度進行調整，調整的目標以防止空冷器的內部液體流量調整不出現偏差為目標，避免由于偏差流動帶來結晶鹽析的問題，降低垢下腐蝕帶來的壓力影響。

6 結語

綜上所述，常壓塔蒸餾裝置的維護工作比較繁瑣，但意義重大。常壓塔頂空冷器的腐蝕可以通過改造管束，改善原料品質，改用有機氨水等方法有效減少腐蝕情況發生。通過采取以上措施，常壓塔頂空冷器就能有更長的使用壽命，帶來更高的經濟效益，為安全生產提供有力保障。