炼油化工热交换器的腐蚀泄漏问题及处理措施

2021-01-05罗斌

天津化工 2021年2期

罗斌

（青海油田监督监理公司，青海格尔木816000）

1 热交换器产生腐蚀泄漏问题

表层的磨损腐蚀：首先，其主要因素就是在炼油过程中常见的介质——水。受到水这一介质的不合理使用与接触，导致热交换器出现腐蚀等现象。其次，由于热交换器在炼油的过程中，其油类介质的粘度较高，如果经过热交换器的液体流速较低，长此以往就会出现油垢等沉淀现象。反之，如果将液体流速设置较快时，会有由于过高的流速洗涤冲刷热交换器，致使热交换器的金属表面被磨损，进而引发泄露等安全隐患。最后，因为原油的加工处理会使得其中的硫化物与氮化物得以分解，并且原油中的氮化合物会分解为氨与HCN。上述介质与分解产物都会成为二次加工中侵蚀热交换器的主要介质，并且造成了H2SHCN-NH4-H2O的腐蚀环境[1]。

应力腐蚀：是由于热交换器中的金属材料，受到外界环境的影响，在超出材料负荷应力的作用下，产生应力裂缝，从而增加腐蚀风险的现象。若热交换器长期暴露于氯离子、硫离子、氢离子或氨离子充斥环境下，就会出现严重的应力腐蚀。

密封材料失效：首先，由于传统的石棉垫片容易受到介质的影响从而发生泄漏，其密封性不强。需要换上先流行的石墨缠绕垫、波齿复合垫等密封材料。这种密封材料相较石棉垫片而言更具密封性，且适宜的介质范围较广。

2 热交换器出现腐蚀的具体装置

2.1 炼油化工的生产过程中，需要一定的催化裂化装置的帮助，但催化裂化装置又会在加工过程中产出硫化氢与氯化氢等有害气体，加剧对热交换器管道的腐蚀作用。据调研研究显示，我国绝大部分的炼油化工厂使用到的抽提装置、催化裂化装置等系统连接使用的冷换设备管束，都存在或大或小的腐蚀泄露问题。

2.2 由于受到氢元素较活跃的特殊性质影响，加氢装置可谓是整个炼油生产线中受到侵蚀的最严重的装置设备之一。加氢后作用产生的NH4Cl、NH4HS会在装置管束中沉积结垢，出现电化学腐蚀，导致加氢装置在受到腐蚀后出现泄露。并且，随着装置流动原油的增加，其沉淀作用的硫元素愈加越多，使得整个加氢装置暴露在外的高压空冷器管束所承受的腐蚀作用越大。

2.3 在炼油化工中，需要使用的原油大多都是含硫原油。而硫会与空气中含有的氧气、水分产生反应产出二氧化硫、三氧化硫等具有较强腐蚀性的硫化物。这些硫化物残留于热交换器的金属表面后，会与金属物质发生反应，使得金属结构蓬松、变脆变弱，从而降低了金属材料的质量与安全性。以蒸馏装置为例，原油在提炼的过程中会与蒸馏装置的分馏塔顶部密切接触，其中原油包含的硫元素会对分馏塔顶产生腐蚀。且在原油经过冷凝系统时，硫化氢和水会通过其双重作用而加剧腐蚀现象，进而导致原油轻易地流入冷凝汽油中，大大降低了其炼油质量。

3 热交换器腐蚀问题处理策略[2~4]

3.1 改换密封的材料

为保障热交换器的实际密封效果，应选用密封性能更佳、受外界影响更小的密封材料，来改善热交换器的密封现状。目前，实用效果好、密封性能稳定的材料当属金属缠绕垫与波齿复合垫，其刚性与强度远大于石棉垫片，能够最大程度地改善热交换器的密封问题。

3.2 利用牺牲阳极保护的方法

热交换器的应用过程中会在外部物质的作用下形成电化学腐蚀。牺牲阳极保护方可以有效地预防腐蚀现象。电化学的腐蚀就是受到阴阳极的影响而产生的腐蚀的电流。而对被防腐体的金属高于电极电位的选择来说，会让其与被防腐体形成接触，就可以利用低电位的金属所产生的腐蚀电流来帮助形成高电位被防腐体的防腐蚀的电流。这就是牺牲阳极保护法的防护原理。碳钢管道上，选用铝材料为阳极，可能形成氧化膜，会妨碍腐蚀电流的产生。因此，通常都是选择锌材料为牺牲阳极。

3.3 加护喷涂防腐涂料

在热交换器上喷涂防腐涂料，可以隔离设备金属表面与其他流动介质的接触，谢绝热交换器的金属表层与外界环境产生反应或作用，在设备表面形成一层密封的隔离屏障，在提高热交换器的整体密封性的同时，提高热交换器的防腐质量，规避外部经过的介质或空气环境对热交换器产生损耗。目前，我国市面上常用于炼油化工设备热交换器中的防腐涂料大致可分为两种：分别是无机防腐涂料与金属防腐涂料。无机防腐涂料，需要通过喷涂的方式来对热交换器表面形成隔离涂层。在整个喷涂过程中，施工人员必须谨慎把控每一道作业工序，细致严谨地完成喷涂工作，最后再利用高温设备对其进行烘烤处理，由此提高防腐涂层的防腐蚀性能。金属防腐涂料，需要采用电镀的处理加工方式，由此保障金属防腐涂料的附着性能与隔离性能。

4 常用的热交换器清洗方式

4.1 化学清洗法

通过调配出化学清洗液，在热交换器表面进行擦拭，通过其与油垢、水垢等沉淀物的化学反应作用将其充分溶解掉。因此，化学清洁方式无需拆卸热交换器的内部结构，清洁过程也简单轻松。不足之处在于，若缺乏或无法调配处适宜的清洗液，就有可能出现清洗液与设备金属产生反应，出现腐蚀泄露等安全问题。现阶段，常见的清洗液可根据清洁的方式分为化学溶解式清洗液、活性去污式清洗液以及净化化学反应的清洗液等等。清洗的过程也可分为，循环清洗法、浸渍清洗法以及冲击清洗法。其中，循环清洗就是使用循环泵迫使清洁液进行循环使用的方法。在使用化学清洗液时，要定期检查是否存在腐蚀现象，避免热交换器遭到化学侵蚀。

4.2 物理清洗法

利用振动清洁机械的外力作用，对污垢进行粉碎清理处理，将污垢与金属表面相分离，由此实现清洁热交换器的效果。物理清洗法的安全性能更高、清洁效率更好且具有较高的绿色环保性，在整个清洁过程中也不会产生腐蚀或污染环境的现象。但物理清洗法的卫生死角较多，不能处理到设备内部的污垢。常用于热交换器的物理清洗的道具有高压喷枪、超声波仪器或将管道进行物理移动，达到除垢的效果。

4.3 生物清洗法

通过微生物的污垢降解分解作用，形成无毒无害的水溶性物质的方法。能够充分分离污染物与有机物，是真正意义上最环保绿色的清洗法。生物清洗法使用的一般都是有益菌体，与油脂、油垢产生生化反应，应用高效、干净卫生，不会对外部生态产生负面影响。

4.4 综合清洗法

在某些炼油化工工厂内不注重生产线内外的卫生保持，缺乏监管，就会导致热交换器出现污垢层又厚又硬的情况，单单依靠上述的任何一种方式都难以将其污垢清洁干净。因此，必须使用综合法进行清洁。首先在使用化学试剂酸化后，再利用高压水枪水冲、超声波振动等物理的清洗方式来彻底清除污垢。