煉油化工熱交換器的腐蝕泄漏問題及處理措施

羅斌

（青海油田監督監理公司，青海格爾木816000）

1 熱交換器產生腐蝕泄漏問題

表層的磨損腐蝕：首先，其主要因素就是在煉油過程中常見的介質——水。受到水這一介質的不合理使用與接觸，導致熱交換器出現腐蝕等現象。其次，由于熱交換器在煉油的過程中，其油類介質的粘度較高，如果經過熱交換器的液體流速較低，長此以往就會出現油垢等沉淀現象。反之，如果將液體流速設置較快時，會有由于過高的流速洗滌沖刷熱交換器，致使熱交換器的金屬表面被磨損，進而引發泄露等安全隱患。最后，因為原油的加工處理會使得其中的硫化物與氮化物得以分解，并且原油中的氮化合物會分解為氨與HCN。上述介質與分解產物都會成為二次加工中侵蝕熱交換器的主要介質，并且造成了H2SHCN-NH4-H2O的腐蝕環境[1]。

應力腐蝕：是由于熱交換器中的金屬材料，受到外界環境的影響，在超出材料負荷應力的作用下，產生應力裂縫，從而增加腐蝕風險的現象。若熱交換器長期暴露于氯離子、硫離子、氫離子或氨離子充斥環境下，就會出現嚴重的應力腐蝕。

密封材料失效：首先，由于傳統的石棉墊片容易受到介質的影響從而發生泄漏，其密封性不強。需要換上先流行的石墨纏繞墊、波齒復合墊等密封材料。這種密封材料相較石棉墊片而言更具密封性，且適宜的介質范圍較廣。

2 熱交換器出現腐蝕的具體裝置

2.1 煉油化工的生產過程中，需要一定的催化裂化裝置的幫助，但催化裂化裝置又會在加工過程中產出硫化氫與氯化氫等有害氣體，加劇對熱交換器管道的腐蝕作用。據調研研究顯示，我國絕大部分的煉油化工廠使用到的抽提裝置、催化裂化裝置等系統連接使用的冷換設備管束，都存在或大或小的腐蝕泄露問題。

2.2 由于受到氫元素較活躍的特殊性質影響，加氫裝置可謂是整個煉油生產線中受到侵蝕的最嚴重的裝置設備之一。加氫后作用產生的NH4Cl、NH4HS會在裝置管束中沉積結垢，出現電化學腐蝕，導致加氫裝置在受到腐蝕后出現泄露。并且，隨著裝置流動原油的增加，其沉淀作用的硫元素愈加越多，使得整個加氫裝置暴露在外的高壓空冷器管束所承受的腐蝕作用越大。

2.3 在煉油化工中，需要使用的原油大多都是含硫原油。而硫會與空氣中含有的氧氣、水分產生反應產出二氧化硫、三氧化硫等具有較強腐蝕性的硫化物。這些硫化物殘留于熱交換器的金屬表面后，會與金屬物質發生反應，使得金屬結構蓬松、變脆變弱，從而降低了金屬材料的質量與安全性。以蒸餾裝置為例，原油在提煉的過程中會與蒸餾裝置的分餾塔頂部密切接觸，其中原油包含的硫元素會對分餾塔頂產生腐蝕。且在原油經過冷凝系統時，硫化氫和水會通過其雙重作用而加劇腐蝕現象，進而導致原油輕易地流入冷凝汽油中，大大降低了其煉油質量。

3 熱交換器腐蝕問題處理策略[2~4]

3.1 改換密封的材料

為保障熱交換器的實際密封效果，應選用密封性能更佳、受外界影響更小的密封材料，來改善熱交換器的密封現狀。目前，實用效果好、密封性能穩定的材料當屬金屬纏繞墊與波齒復合墊，其剛性與強度遠大于石棉墊片，能夠最大程度地改善熱交換器的密封問題。

3.2 利用犧牲陽極保護的方法

熱交換器的應用過程中會在外部物質的作用下形成電化學腐蝕。犧牲陽極保護方可以有效地預防腐蝕現象。電化學的腐蝕就是受到陰陽極的影響而產生的腐蝕的電流。而對被防腐體的金屬高于電極電位的選擇來說，會讓其與被防腐體形成接觸，就可以利用低電位的金屬所產生的腐蝕電流來幫助形成高電位被防腐體的防腐蝕的電流。這就是犧牲陽極保護法的防護原理。碳鋼管道上，選用鋁材料為陽極，可能形成氧化膜，會妨礙腐蝕電流的產生。因此，通常都是選擇鋅材料為犧牲陽極。

3.3 加護噴涂防腐涂料

在熱交換器上噴涂防腐涂料，可以隔離設備金屬表面與其他流動介質的接觸，謝絕熱交換器的金屬表層與外界環境產生反應或作用，在設備表面形成一層密封的隔離屏障，在提高熱交換器的整體密封性的同時，提高熱交換器的防腐質量，規避外部經過的介質或空氣環境對熱交換器產生損耗。目前，我國市面上常用于煉油化工設備熱交換器中的防腐涂料大致可分為兩種：分別是無機防腐涂料與金屬防腐涂料。無機防腐涂料，需要通過噴涂的方式來對熱交換器表面形成隔離涂層。在整個噴涂過程中，施工人員必須謹慎把控每一道作業工序，細致嚴謹地完成噴涂工作，最后再利用高溫設備對其進行烘烤處理，由此提高防腐涂層的防腐蝕性能。金屬防腐涂料，需要采用電鍍的處理加工方式，由此保障金屬防腐涂料的附著性能與隔離性能。

4 常用的熱交換器清洗方式

4.1 化學清洗法

通過調配出化學清洗液，在熱交換器表面進行擦拭，通過其與油垢、水垢等沉淀物的化學反應作用將其充分溶解掉。因此，化學清潔方式無需拆卸熱交換器的內部結構，清潔過程也簡單輕松。不足之處在于，若缺乏或無法調配處適宜的清洗液，就有可能出現清洗液與設備金屬產生反應，出現腐蝕泄露等安全問題。現階段，常見的清洗液可根據清潔的方式分為化學溶解式清洗液、活性去污式清洗液以及凈化化學反應的清洗液等等。清洗的過程也可分為，循環清洗法、浸漬清洗法以及沖擊清洗法。其中，循環清洗就是使用循環泵迫使清潔液進行循環使用的方法。在使用化學清洗液時，要定期檢查是否存在腐蝕現象，避免熱交換器遭到化學侵蝕。

4.2 物理清洗法

利用振動清潔機械的外力作用，對污垢進行粉碎清理處理，將污垢與金屬表面相分離，由此實現清潔熱交換器的效果。物理清洗法的安全性能更高、清潔效率更好且具有較高的綠色環保性，在整個清潔過程中也不會產生腐蝕或污染環境的現象。但物理清洗法的衛生死角較多，不能處理到設備內部的污垢。常用于熱交換器的物理清洗的道具有高壓噴槍、超聲波儀器或將管道進行物理移動，達到除垢的效果。

4.3 生物清洗法

通過微生物的污垢降解分解作用，形成無毒無害的水溶性物質的方法。能夠充分分離污染物與有機物，是真正意義上最環保綠色的清洗法。生物清洗法使用的一般都是有益菌體，與油脂、油垢產生生化反應，應用高效、干凈衛生，不會對外部生態產生負面影響。

4.4 綜合清洗法

在某些煉油化工工廠內不注重生產線內外的衛生保持，缺乏監管，就會導致熱交換器出現污垢層又厚又硬的情況，單單依靠上述的任何一種方式都難以將其污垢清潔干凈。因此，必須使用綜合法進行清潔。首先在使用化學試劑酸化后，再利用高壓水槍水沖、超聲波振動等物理的清洗方式來徹底清除污垢。

5 總結

熱交換器作為煉油化工生產過程中的重要設備設施之一，其性能與質量直接影響到煉油的質量與運行穩定性、安全性。因此，必須切實加強對熱交換器腐蝕泄露問題的重視程度。本文從多個方面論述出現腐蝕問題的影響因素與解決優化措施以及清洗方法，希望能夠幫助推動我國煉油化工產業的發展。