常压塔顶空冷器腐蚀机理分析及预防措施

樊溥

（中国石油辽阳石化分公司机动设备处，辽宁 辽阳 111003）

石油产品生产离不开常压塔蒸馏装置，而常压塔顶空冷器在维持常压塔顶温度和压力方面作用不可小视。但空冷器因腐蚀而发生泄漏造成损失的案例也非常多见。由于空冷器位于高温换热器上部，其发生泄漏事件后极易引起火灾，造成不可估量的损失。因此分析泄漏原因，找到有效预防腐蚀的办法，才能保证装置的平稳运行，对安全生产的意义也十分重大。

1 常压塔顶回流系统工艺流程

常压塔的塔顶回流出的油气经过处理后，温度得到有效的控制，随后再次经过冷却成为汽油，其中一部分会通过汽油装置获取，另外一部分则会在塔顶回流泵中继续使用，以此来为常压塔的塔顶保持相应的温度与压力，具体情况以及系统工艺流程设计的基本要求而定。

2 空冷器构造

常压塔的减压蒸馏装置包括多台空冷器，不同的空冷器由多根翅片管构成，其有效的换热面积也直接决定了空冷器的冷却处理效果。一般来说，翅片管的材料选择为09Cr2AlMo，不同的入口处的材料选择时，为了减少对于系统产生的不良影响，需要保持其管端口的冲蚀得到很好的控制。除此之外，为了强化汽油的冷却速度，还需要对空冷器进行加装，在下部添加风扇设备，提供充足的风力。

3 腐蚀成因和状况

在进行常压塔的空冷器管束腐蚀性检查的时候，一般需要借助于横断面进行分析判断。通过切开横断面，能够发现腐蚀泄露的位置基本都集中在入口部分，这里同时也是空冷器的入口末端。结合工程实践中的情况来看，常出现管束断裂的位置一般也存在结晶盐大面积析出的情况，通过化验后可以得到其成分中主要为氯化铵固体。结合空冷器的管束腐蚀情况来看，腐蚀的面积大、程度深，属于严重腐蚀。在腐蚀的影响下，整个设备的强度、厚度都受到了不同程度的影响。

4 腐蚀机理分析

为了进一步分析常压塔顶空冷器腐蚀预防策略，现结合具体案例就常压塔顶空冷器的腐蚀机理划分为4个部分，介绍如下。

（1）硫和硫化物。硫、硫化物本身都属于酸性物质，如果溶于水后可以形成很强的酸性，从而对常压塔顶空冷器形成剧烈的腐蚀。一般来说，原油的成分不同，其含硫量也会存在较大的差异。在本案例中，常减压蒸馏的装置中选择了不同类型的原油，在设备加工过程中，出现了原油的含硫量不断变化的情况。由于硫、硫化物的整体含量不稳定，为后续的防腐工作设置了很大的问题与障碍。在原油当中，硫的存在形式十分丰富，除了最常见的单质、硫化氢等，同时还存在一部分不稳定的二硫化物，这些物质在相对湿润的环境下都会与金属进行反应，进而形成结构腐蚀。除此之外，大多数的非活性硫化物在温度达到的情况下也会发生转换，形成活性硫化物，所以原油中的不同类型的成分经过加工、分解，可以形成新的油气类型，并且冷凝系统也会受到其影响而被腐蚀。

（2）无机氯和有机氯。常压塔顶空冷器受到腐蚀的另外一个重要因素是氯元素的构成物。常见的无机氯有氯化钠、氯化镁等，这些物质根据原油的品质与种类不同而普遍存在。实际上，混合比例不确定的条件下，原料的性质也会不稳定。但是，经过适当的脱盐后，可以去除掉大多数的氯化物，不过根据脱盐工艺的不同也会存在一些残留。结合本分析案例的情况来看，经过电脱盐处理后，油品中的无机氯含量依然很高，同时无机氯的含量还存在持续上升的特征。根据电脱盐的效果来看，其与周围的温度以及施工环境具有密切的关系。在原油中存在大量的无机氯，会导致减压环节生产出部分氯化氢气体，属于腐蚀性气体。在温度较低的情况下，氯化氢也会直接溶于水，从而形成盐酸物质。在水的含量较低的情况下，盐酸的整体腐蚀性很强，所以更容易对常压塔顶空冷器形成剧烈的腐蚀。除此之外，氯化镁、氯化钙本身都存在一定程度的水解，所以在原油加工过程中也会导致电离并形成腐蚀液体。

（3）电偶腐蚀影响。在大多数情况下，电偶腐蚀问题一般都会出现在不同的位置，通过相互接触的方式来进行腐蚀。在常压塔顶空冷器当中，不同的管束部分都采用了相对耐腐蚀的材料。但是，耐腐蚀的钛也会受到影响而进入到钝化状态，进而出现正电位，这个时候腐蚀为阴极，两者匹配后会形成一个化学电池，不断对阳极的金属进行腐蚀，在电偶腐蚀的影响下，金属的内壁会不断被腐蚀并最终出现断裂。

（4）常压塔顶注氨、注水影响。注水量对于常压塔顶空冷器的腐蚀也会带来一定程度的影响。实际上，塔顶的设计一般都会采用缓蚀剂、氨水等方式来进行耐腐蚀处理。而缓蚀剂在使用后会出现相对致密的保护层，随后就可以有效的抵挡外部环境介质对于系统产生的腐蚀影响。在注入氨水的时候，主要能够实现硫化氢、氯化氢的中和，从而降低系统的酸性，减少对于金属带来的不良影响，降低常压塔顶空冷器的腐蚀压力。不过，在注入氨水的时候会出现以氯化铵盐形式沉淀的情况，一旦出现大面积的沉淀与沉积，会因此而出现阻碍污水流通的情况，同时也会形成厚厚的垢层，进而对常压塔顶空冷器产生腐蚀压力。除此之外，当注水量不足的时候，也会导致大量沉积的氯化铵无法去除，从而引起上面的问题。

5 预防措施

（1）混炼原油。在高低硫原油充分混合的情况下，需要通过优化减压蒸馏装置的加工过程来确保硫含量达到预期的标准。在这个过程中，还需要积极降低常压塔的塔顶硫化浓度。当加工工作基本完成后，还需要及时对硫含量进行分析，并对常压塔的塔顶三注工艺进行调整，这样才能够最大限度地确保品质达到技术标准。

（2）高效率电脱盐。在经过脱盐技术处理后，原油中的氯离子可以被脱除，从而减少催化剂中毒的问题。在实施电脱盐的过程中，也可以同时去除掉原油水分，并确保后续操作能够合理的开展，减少加工过程中产生的耗能。在操作过程中还需要进一步做好温度控制，将其控制在合适的范围内，这样可以提升水分的分离效率。尽管电脱盐装置无法完全脱除掉有机氯，但是整体脱除率也相对较大，所以剩余的部分对于系统的影响也不会太大。由此可见，实施高效率电脱盐依然是确保常压塔顶空冷器抗腐蚀性的重要技术途径。

（3）升级管束材质。结合目前常压塔顶空冷器出现腐蚀的因素来看，管束的材质也是一个很大的问题。为了确保其能够适应低酸、低硫的工作环境，需要选择更为合适的耐腐蚀性材料，避免继续选择相同的材料出现钝化和垢下腐蚀的问题。为了确保整体工作效率，确保设备的使用寿命，可以采用双相钢作为新的材料。

（4）改用有机氨水。在改用有机氨水的时候，需要建立严格的塔顶含硫污水的控制体系，将其PH值控制在5.5~7左右，以此来降低空冷器的管束内部铵盐结晶，减少铵盐空冷器的管束沉积带来的不良影响，避免顶油气流动，并减少垢下腐蚀带来的不良影响。

（5）利用注水进行冲洗。采用常压塔的塔顶注水处理，可以防止腐蚀介质与产物的冲洗，同时也可以避免腐蚀产物进一步附着在内壁上引发新的腐蚀。

（6）调整空冷器入口阀门开度。及时对常压塔顶空冷器的入口阀门开度进行调整，调整的目标以防止空冷器的内部液体流量调整不出现偏差为目标，避免由于偏差流动带来结晶盐析的问题，降低垢下腐蚀带来的压力影响。

6 结语

综上所述，常压塔蒸馏装置的维护工作比较繁琐，但意义重大。常压塔顶空冷器的腐蚀可以通过改造管束，改善原料品质，改用有机氨水等方法有效减少腐蚀情况发生。通过采取以上措施，常压塔顶空冷器就能有更长的使用寿命，带来更高的经济效益，为安全生产提供有力保障。