工艺调整需防范露点腐蚀对装置的危害

陈向平

（中国石油青海油田格尔木炼油厂，青海 格尔木 816099）

化工装置的生产往往只注重加热炉或硫含量高易造成露点腐蚀部位的监控及管理。在合成氨及甲醇等化工生产装置，由于气体成分大多为H2、CO、CO2、CH4、N2、H2O 等组分。 在装置进行工艺调整时，容易忽略露点腐蚀的危害，从而发生管道腐蚀减薄突然撕裂等安全事故，对人员及设备造成极大危害。2014年盐湖集团一套化工装置突然出现了弯管爆裂引发的伤人事故，为查明事故原因，市安监局抽调了省化工设计院，省锅监所、化工装置专家成立了调查小组对此次事故展开了原因调查，笔者作为调查组成员参与了此次事件的调查工作，对事故原因提出了分析观点。本文展开技术分析，举一反三，阐明了由于工艺调整不当形成露点腐蚀的认识及对化工装置的危害。

1 事故及工艺流程简介

1.1 事故描述

某合成氨化工装置在正常运行期间，中压变换反应气管路的弯管（ψ508mm×12.7mm）突然发生爆裂，由于大量可燃气体的喷出，引发着火事故。该事故造成15m外的一名取样女职工受伤，旁边一泵房外墙全部烧毁，部分仪表设施设备烧坏，装置紧急停工，事故直接经济损失约300万元。图1为闪爆后现场图片。

图1 弯管闪爆后的现场图片

1.2 事故管线处工艺流程简介及事故前的工艺调整

中压变换反应气流程示意简图如图2所示。

中变气来自加热炉，设计压力3.68MPa，加热到290℃后进入锅炉水加热器换热，中变气温度控制在210℃以上进入中变反应器进行化学反应。在实际操作中由于该装置在较长时间没有实现满负荷运行，因此中变气经过锅炉水加热器后温度无法达到设计温度进入中变反应器，因此装置在操作中实际采用开启锅炉水加热器的旁路控制阀进行温度控制，从而实现装置的工艺生产要求。而设计的正常流程（2#线）流通气量非常小，实际操作中只是采用防冻保温等措施作为辅助流程控制达8个月之久。

图2 中压变换反应气流程示意简图

2 事故原因分析

通过对该装置现场的查验及事发当日前两个月的操作数据的查看分析，查看工艺管道内的气体组成成分及含量分析，笔者初步提出了以下分析观点：

（1）该管道设计操作压力3.68MPa，操作温度290℃。在实际操作中，为了提高中变气进入反应器的温度，该装置在较长时间内（约8个月）一直采用中变气不经过锅炉水预热器，而是走旁路进入反应器进行调节控制，主管道在实际操作中仅采用微开方式防冻，实际压力远低于设计压力，工艺调整未考虑到露点腐蚀环境的产生[1]。

（2）1#管道实际操作压力3.1MPa，操作温度240℃。造成爆裂处的2#管道实际操作压力为1.9～2.1MPa，现场也无监控仪表，操作环境形成了露点腐蚀的条件。

（3）中变反应管道内气质设计成分及体积分数为：H244.8%，CO214.849%，H2O 36.29%，CO 2.449%，CH41.373%，C2H60.121%，Ar 0.054%。查蒸汽压在3.1MPa下水的饱和温度为237℃，1.9MPa下水的饱和温度为209℃。由于爆管处的管线在约8个月的时间里处于低于设计压力的条件下工作，因此在2#管道具备了CO2溶于水形成了酸腐蚀的条件，而且H2体积分数为44.8%，同时也具备了氢腐蚀条件。

（4）在同压力等级，操作参数及条件相同的同一条工艺管道上，在存在腐蚀介质及腐蚀条件的前提下，查图纸却存在1#管道设计为600LB（1LB=0.45359kg），壁厚15mm，而2#管道设计为 300LB，壁厚12.7mm不同压力等级的设计管道，因此在设计方面存在材质使用等级考虑不周的隐患 （见图1的 1#、2# 管道）。

（5）出现爆管的弯头设计壁厚为12.7mm，爆裂启裂于管外弯壁厚最薄处的壁厚小于1.0mm。爆裂弯头显示内壁存在腐蚀及冲刷痕迹，因此判定管道内存在腐蚀冲刷现象。

综上形成如下初步结论：该装置发生的弯管爆管是由于腐蚀冲刷造成弯管壁厚减薄，当弯管无法承受3.1MPa的工作压力时，弯管从腐蚀冲刷的最薄处突然撕裂。由于管道内含有浓度较高的氢气、一氧化碳等可燃气体，在高压力气体大量喷出的过程中产生静电，进而导致着火事件。

3 鉴定结果

为了获得科学权威的原因分析，该化工厂将爆裂管件送到了专业石油化工设备检测所进行了检测鉴定。鉴定结果及报告于1个月后发到市安监局及该公司，鉴定结果如下：

冲刷腐蚀是导致管件发生爆裂的主要原因，根据出口管运行操作压力3.1MPa，操作温度200℃；介 质 ： 中 变 气 （H2，44.8% ；CO2，14.849% ；H2O，36.29% ；CO，2.449% ；CH4，1.373% ；C2H6，0.121% ；Ar，0.054%），可知：水的冷凝点约为190℃。压力恒定在3.1MPa，当温度低于190℃时将会出现冷凝水析出，另外介质中含有14.849%的CO2，分压为0.48MPa，将会发生二氧化碳腐蚀。

建议：

（1）当压力不变时，控制温度高于190℃；

（2）对管线的其它部位进行检测，尤其是管盲端，测温测压管，不流动区域等死区、容易低温冷凝部位；

（3）控制气体流速在3～10m/s范围内，避免流速过高引起冲刷。

4 结语

露点腐蚀在炼油和化工装置具有广泛存在性和危害性[1]。在生产管理及调整中不仅要关注烟气腐蚀、硫腐蚀等容易引起关注的腐蚀现象及部位，同时还要注意在工艺调整，指标下达，指标控制等多方面考虑露点腐蚀、腐蚀性气体存在的腐蚀环境，消除腐蚀环境的存在，确保生产调整，设备及工艺管道长周期安全运行。