浅谈炼油厂冷却器的腐蚀与对策

编号：AQ-JS-03422

( 安全技术)

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浅谈炼油厂冷却器的腐蚀与对

策

Discussion on Corrosion of cooler in refinery and Countermeasures

浅谈炼油厂冷却器的腐蚀与对策

使用备注：技术安全主要是通过对技术和安全本质性的再认识以提高对技术和安全的理解，进而形成更加科

学的技术安全观，并在新技术安全观指引下改进安全技术和安全措施，最终达到提高安全性的目的。

1概况

大庆石油化工公司炼油厂有48套生产装置，年原油加工能力550万吨。有燃料油、润滑油和化肥三大生产系统。现有列管式水冷器300多台。多数材质为碳钢，所用的水均为重复利用的循环水。冷却器是生产装置的关键设备之一，日常大量的故障及事故抢修，约60％左右是由于冷换设备管束腐蚀泄漏所至。严重影响了生产装置的安全、稳定、满负荷运行。另外，当冷却水与温度较高的介质换热时（水多数走管程），水易结水垢，形成锈垢层，增加了热阻，使换热效率严重下降，满足不了生产的需要。所以说，合理选用冷换设备管束材料及控制方法，减少腐蚀，是我们科技人员一直关注的问题。

我厂自85年以来，针对冷换设备的腐蚀，在不同的腐蚀环境，采用不同的对策，经过多年的努力，取得了良好的效果和明显的经

济效益。

2结垢及腐蚀原因

2.1管束内壁结垢及腐蚀原因分析

对于大多数冷却器水走管程，因冷却水中含有钙、镁离子和酸式碳酸盐。当冷却水流经传热的金属表面时就发生如下反应：Mg+2

+HCO3

-

+H2

O—MgCO3

↓+Mg(OH)2

·3MgCO3

+CO2

Ca+2

+2HCO3

__

H2

O+CO2

+CaCO3

↓

当水中加有聚合磷酸盐作缓蚀剂时存在如下反应：

3Ca+2

+2PO4

-2__

Ca(PO4

)2

↓

此外溶解在冷却水中的氧还会造成金属腐蚀，形成铁锈，反应如下：

2Fe+2H2

O+O2

—2Fe(OH)2

↓

反应的结果在传热面上逐渐结垢，同时伴随铁锈的生成。当冷却器运行时，由于垢层的影响，换热效果严重降低。有的个别管束使用不到一年换热管内已被堵死。

另外，由于水垢的存在，易造成管内壁的垢下腐蚀，使管束的使用寿命下降。

水对金属表面的腐蚀主要为电化学腐蚀，在腐蚀电池中阴极反应主要是氧的还原，阳极反应则是铁的溶解。碳钢在水中发生的腐蚀反应为：

阳极反应：2Fe--2Fe+2

+4e

阴极反应：O2

+2H2

O+4e—4OH-

总反应：2Fe+2H2

O+O2

--2Fe(OH)2

↓

在腐蚀时，铁生成氢氧化铁从溶液中沉淀出来。因这种亚铁化合物在含氧的水中是不稳定的，它将进一步氧生成氢氧化铁。

2Fe(OH)2

+2H2

O+1/2O2

--2Fe(OH)3

↓

之后，氢氧化铁脱水，生成铁锈。

2Fe(OH)3

—FeOOH↓+H2

O

所以说，金属在垢下腐蚀由于本身电化学腐蚀存在自催化作用，将加速金属的腐蚀。

2.2管束外壁油相的腐蚀原因

冷换设备的管束外壁腐蚀是炼油生产装置操作中常见的问题，特别是一次、二次加工装置的常减压、催化裂化、延迟焦化等的塔顶低温部位冷凝、冷却系统的腐蚀较为严重。

因冷却器壳程介质多数是油、汽，其操作温度在100-160℃左右，从腐蚀形态及金相分析结果看均为电化学腐蚀，只是腐蚀介质及操作条件不尽相同，其腐蚀特征有些差异，但腐蚀规律基本相同。一般气相部位腐蚀轻微，液相部位腐蚀较重，尤以气液两相相变部位最为严重。腐蚀形态为全面腐蚀与局部腐蚀并存，以坑蚀穿孔较为突出，最大局部腐蚀速度有的高达每年6毫米以上，平均每年在1.2-5毫米之间。

因油相系统中不同程度的含有HCl，H2

S,HCN，NH3

，和H2

O随同轻组分一起挥发，当以气体状态存在时，一般腐蚀很小，在冷凝换热后温度下降100℃以下，冷凝区域出现液体水以后，在冷却器壳层便形成HCl-H2

S-H2

O与HCN-NH3

-H2

O系统的腐蚀。对一次加工装置严重的腐蚀破坏是由HCl和H2 S相互促进，构成的循环腐蚀，其反应为：

Fe+2HCl—FeCl2

+H2

↑

FeCl2

+H2

S—FeS↓+2HCl

Fe+H2

S—FeS+H2

↑

FeS+2HCl—FeCl2

+H2

S

对于二次加工装置冷凝系统的腐蚀原因与一次加工装置有区别，但在冷凝区域气液两相相变部位腐蚀程度是相同的。从受腐蚀管束外观看，管束之间被疏松的腐蚀产物及污物堵死，金属表面出现蚀坑。

3解决管束腐蚀的方法

一般情况下，对于冷换设备的管束，采用高耐蚀合金管束是不可取的。因为，一是造价高，二是传热效果不好。所以我厂通过十几年来，根据不同的防腐蚀环境，采用了不同的防腐方法，收到了很好的效果。情况如下：

3.1在解决管束内壁腐蚀及结垢的情况

3.1.1解决管束内壁腐蚀方面

从79年以来，我厂采用7910涂料进行管束内壁防腐。7910涂料主要成份为环氧与氨基树脂的合成物，该材料属热固化型由高分子组成。在耐弱酸强碱及水中氧化剂腐蚀特别好。防腐后的管束可以在壳程入口温度小于160℃使用，基本解决了管束内壁金属表