常壓塔頂換熱器的腐蝕泄漏和防護措施

陳約瑟

(中國石油化工股份有限公司鎮海煉化分公司，浙江 寧波 315207)

1 常壓塔頂換熱器基本情況

某公司目前共有4套常減壓蒸餾裝置，其中1號和2號常減壓蒸餾裝置處理量分別為8 Mt/a和6 Mt/a，其常壓塔頂換熱器基本信息見表1。1號常減壓蒸餾裝置常頂系統共有5臺換熱器，其中2臺(E101/1-2)為板式換熱器，于2008年裝置改造時投用；1臺(E101/3)為繞管式換熱器，于2015年1月投用；還有2臺(E101/4-5)為U型管式換熱器。2號常減壓蒸餾裝置常頂系統共有4臺固定管板式換熱器，其中1臺(E202/1)于2007年7月投用，其余3臺(E202/2-4)原為U型管式換熱器，后于2014年裝置停工大修時改造為固定管板式換熱器。

表1 常壓塔頂換熱器基本信息

2 腐蝕泄漏及檢修情況

1號常減壓蒸餾裝置常壓塔頂板式換熱器E101/1-2自2008年開始投用，已經運行7 a時間，共檢修兩次。2012年第一次檢修時發現換熱器因連多硫酸腐蝕而發生內漏，當時對換熱板進行封堵處理。2014年12月第二次檢修時發現E101/2出現內漏，在靠近油氣側的固定壓緊板表面存在多處點蝕坑及裂紋，其腐蝕形貌見圖1，254SMO換熱板片也腐蝕較重，為典型的鹽酸腐蝕，如圖2所示，檢修期間對裂紋進行貼板補焊處理，并將全部板片材質由254SMO更換為鈦材。雖然1號常減壓蒸餾裝置常壓塔頂板式換熱器總體檢修次數較少，但是當其出現內漏時，其檢修過程要比普通管殼式換熱器復雜得多。由于其結構特殊，檢修難度較大，無法直接進行現場封堵作業，需返回制造廠進行檢修，檢修周期較長。

圖1 固定壓緊板腐蝕形貌

圖2 換熱板片腐蝕形貌

2號常減壓蒸餾裝置碳鋼襯鈦固定管板式換熱器E202/1自2007年7月開始投用，已經運行8 a時間，共檢修兩次，總體運行情況較好。2007年9月第一次檢修時發現在靠近油氣入口端約700 mm處的一根換熱管存在一個砂眼，直徑約為2 mm，分析認為換熱器本身存在質量問題，對其進行堵漏處理。2013年12月第二次檢修時發現管板表面整體較為光潔，只有兩個緊固螺栓尾部有滲漏，具體情況見圖3。檢修查漏時發現1根換熱管存在泄漏，將其抽出后進行檢查，發現其表面較為光潔，但存在一處明顯的腐蝕穿孔部位，如圖4所示。刨開該換熱管進行檢查，發現襯鈦管內壁蝕坑較多，且部分蝕坑已貫穿整個鈦管，碳鋼基管相應部位也出現蝕坑，襯鈦管和基管內部腐蝕形貌見圖5。

圖3 管板腐蝕情況

圖4 換熱管腐蝕穿孔情況

圖5 襯鈦管和基管內部腐蝕形貌

常壓塔頂換熱器E101/3-5及E202/2-4的檢修情況見表2。在常頂系統中，碳鋼管束的使用壽命一般為2 a，超過2 a后繼續使用就會出現頻繁的內漏。與不銹鋼板式換熱器、碳鋼襯鈦固定管板式換熱器相比，雖然碳鋼材質的U型管式換熱器使用壽命較短，但是其價格卻只是前者的1/8，且在服役期間其運行狀態比較穩定，維修也比較簡單。因此，若單純從設備經濟性考慮，碳鋼材質的U型管式換熱器的性價比較高，只要定期更換管束，可以在服役期間確保設備運行的可靠性。

表2 常壓塔頂部分換熱器檢修情況

從常壓塔頂換熱器的腐蝕泄漏及檢修情況可知，若單純從設備的長周期平穩運行考慮，碳鋼襯鈦固定管板式換熱器檢修率低，維修簡單，使用效果最好，使用壽命最長；不銹鋼板式換熱器使用壽命次之；碳鋼材質的U型管式換熱器使用壽命最短。但不管常壓塔頂換熱器材質是碳鋼還是不銹鋼，甚至更高等級的鈦材，換熱器連續運行數年后，均出現比較嚴重的內部缺陷，運行可靠性嚴重下降。因此，針對常壓塔頂換熱器的腐蝕防護，應以工藝防腐為主，材料防腐為輔，并同時加強在線監控,以減緩設備腐蝕，確保裝置長周期穩定運行。

3 防護措施

3.1 優化電脫鹽操作

優化電脫鹽操作是常減壓蒸餾裝置腐蝕控制的根本手段。采用先進的電脫鹽配套設備，如新型極板結構、微差壓電容式油水界面控制系統、球形混合閥、靜態混合器和新型防爆阻抗變壓器等[1-2]。適當加大電脫鹽罐直徑，優化極板結構，同時要特別考慮電場強度和原油破乳劑等影響因素以提高脫水脫鹽效果，從根本上減輕后續設備的腐蝕。

3.2 優化工藝防腐注劑措施

1號和2號常減壓蒸餾裝置現通過計量泵將緩蝕劑注入到塔頂注氨線上，因冬季氣溫較低，助劑黏度較大，容易出現計量泵不上量的情況，這對防腐蝕效果有一定的影響。針對這種情況，當氣溫較低時，可在計量泵的進出口管線及單向閥處加蒸汽伴熱線，有助于提高注劑效果。另外，在調節常頂系統pH值時，建議采用全注有機胺的方式，或者適當提高有機胺在中和劑中的占比[3]。

3.3 加強裝置開停工時的設備防護

2012年在裝置停工大修時發現常壓塔頂板式換熱器E101/1-2存在連多硫酸應力腐蝕裂紋。由于奧氏體不銹鋼對連多硫酸應力腐蝕開裂的敏感性，若常壓塔頂換熱器材質涉及奧氏體不銹鋼，在停工檢修時應重視吹掃鈍化工作，采用弱堿溶液清洗換熱設備，以防止設備發生連多硫酸應力腐蝕開裂。

3.4 加強常頂系統的腐蝕監控

最能反映常頂系統腐蝕狀況的三個數據分別是該區域的pH值、氯離子及鐵離子含量。但是目前1號和2號常減壓蒸餾裝置均通過對常頂回流罐污水進行定期采樣分析而得到這三個數據，導致數據的準確性和即時性大大降低。因此，在這種情況下，腐蝕在線監測系統作為一種腐蝕狀況的實時監控手段，顯得尤為重要。由于1號和2號常減壓蒸餾裝置換油頻繁，不同原油的性質差別較大，對裝置的腐蝕性也不相同，通過監測系統的數據及時預警，優化工藝防腐措施，可以降低事故發生概率。

4 結 語

在生產過程中，常頂系統換熱器的腐蝕問題不可避免，需要優化電脫鹽操作和工藝防腐注劑措施，加強裝置開停工時的設備防護和常頂系統的腐蝕監控。另外，煉廠管理人員和技術人員在實踐中還需要不斷摸索總結，積累防腐經驗，將腐蝕降到最低程度，確保裝置長周期穩定運行。