酸性水汽提装置氨汽提塔再沸器腐蚀原因及应对措施

满晓霞（茂名瑞派石化工程有限公司，广东茂名 525011）



酸性水汽提装置氨汽提塔再沸器腐蚀原因及应对措施

满晓霞
（茂名瑞派石化工程有限公司，广东茂名 525011）

摘 要：简述茂名石化200t/h酸性水汽提装置概况及装置运行情况，对氨汽提塔底再沸器的腐蚀原因从腐蚀介质、腐蚀机理、装置处理量与设备运行周期的关系等方面进行详细分析说明，提出了几种防腐防垢措施，并针对装置处理量的不同，制定了几种氨汽提塔底再沸器的设计方案，为今后此类装置的设计提供借鉴。

关键词：酸性水汽提装置；再沸器；镍磷化学镀；超声波防垢设施

1 概述

酸性水汽提装置是讲炼油厂内各装置产生的含硫、含氨污水，进行脱气、除油处理后，再进行加热汽提，脱除其中的硫化氢及游离氨，使水质得到净化的装置。装置生产的净化水一部分作为上游装置的注水及洗罐水等进行回用，剩余的排至污水处理场，处理合格后排放。

本装置是污水处理场排放合格的重要保障，是典型的环保装置。

2 装置现状

茂名石化在2009年建设了一套200t/h的酸性水汽提装置。装置采用双塔加压汽提工艺，主要包括原料预处理、硫化氢汽提、氨汽提、氨精制及生产液氨五大系统。分离设备主要包括硫化氢汽提塔及氨汽提塔，所以本装置有硫化氢汽提塔塔底再沸器及氨汽提塔塔底再沸器。两台再沸器均为固定管板式换热器。

3 装置运行情况

装置自2009年9月27日一次开汽成功后，硫化氢汽提塔塔底再沸器运行良好，未出现过内漏情况；氨汽提塔塔底再沸器运行效果不理想。截止2010年8月30日因氨汽提塔底重沸器出现内漏停工，装置按220t/h的最大酸性水处理量生产了仅十一个月。在第一次装置停工中，氨汽提塔底重沸器（换-1205）经过试压、堵漏，共有205根换热管进行了堵管处理。

氨汽提塔底重沸器（换-1205）经过处理后，装置于2010 年9月7日开工，截止2010年12月28日因氨汽提塔底重沸器再次出现内漏停工，装置按250t/h的酸性水超负荷处理量生产仅三个多月。在第二次装置停工中，氨汽提塔底重沸器（换-1205）经过试压、堵漏，共有352根换热管进行了堵管处理，合计两次共有557根换热管进行了堵管处理。从运行情况来看，装置存在的主要问题就是氨汽提塔再沸器的管束堵塞，引起管束腐蚀而发生内漏。

4 腐蚀原因分析

4.1 腐蚀介质

经化验分析，被堵的557根换热管中的堵塞物主要是净化水中的硫酸盐沉积物。根据结垢物取样分析结果来看，氨汽提塔底重沸器内的沉积结垢物中，硫酸根含量为229.02mg/l，氯离子含量为1492.44mg/l，所以氨汽提塔底重沸器的内漏原因主要是净化水中的硫酸根形成硫酸盐结垢后，发生了氯离子腐蚀，从而导致了换热管的泄漏所造成。

4.2 腐蚀机理及特征分析

4.2.1 腐蚀特征

根据腐蚀特征，金属腐蚀可分为全面腐蚀和局部腐蚀两大类。本装置的氨汽提塔底再沸器腐蚀的主要特征是：换热管内有较多的结垢物，装置运行一年左右，约有14%的换热管堵塞；根据以上腐蚀特征来看，氨汽提塔底再沸器腐蚀是典型的局部腐蚀中的点腐蚀。

4.2.2 腐蚀原因

金属材料按腐蚀原因可分为大气腐蚀、海水腐蚀、酸碱盐腐蚀、冲刷腐蚀、生物腐蚀等。

氨汽提塔底再沸器管程中物料为含净化后的水，其中含有NH4+、CL-、SO3-、微量H2S及NH3。在140℃时，再沸器换热管内受热面因蒸发会形成碱的浓缩，一段时间后硫酸盐就在换热管内沉积结垢，因结垢物中除硫酸盐外还含有较高的CL-，由于CL-对碳钢表面钝化膜的破坏性很大，常常是点腐蚀反应过程中的腐蚀促进剂，因此，点腐蚀在含氯离子较高的环境氛围内更容易产生。根据以上腐蚀原因来看，氨汽提塔底再沸器腐蚀原因是酸碱盐的腐蚀。

5 氨汽提塔再沸器几种防腐措施

5.1 材质选择

因氨汽提塔再沸器壳程介质为1.0MPa、260℃的低压过热蒸汽，壳程选用Q345R是完全合理的。

目前，常用的换热管束材质主要有四大类：碳钢（10#或20#）、低合金钢、奥氏体不锈钢、双相钢。

5.1.1 碳钢（10#或20#）

当装置处理量低时，再沸器中氨盐浓度相对较低，管束中不易结垢，对碳钢来说可以耐CL-腐蚀；但如果装置处理量大时，再沸器中氨盐浓度相对较高，如果管束中氨盐析出结垢，

因结垢物中含有CL-含量较高，碳钢管束就会发生点腐蚀。根据装置实际操作经验来看，装置处理量在100t/h酸性水以下时，氨汽提塔再沸器管束建议采用碳钢；装置处理量超过150t/h，若用碳钢管束，必须同时采取镍磷镀管内防腐及超声波管外防垢措施，否则管束较易被腐蚀。

5.1.2 低合金钢

低合金钢主要包括16Mn和铬钼钢管。与碳钢管相比低合金管主要是使用温度较高（或较低），其抗腐蚀性能与碳钢管相当。氨汽提塔再沸器操作温度为147℃，温度较低，存在的问题主要是腐蚀问题，所以没有必要用低合金管。

5.1.3 奥氏体不锈钢

奥氏体不锈钢中的Cr和Ni使不锈钢在氧化性介质中生成一层十分致密的氧化膜而成为耐腐蚀性能最主要的合金元素，但当介质中有CL-时，CL-可破坏局部钝化膜，钝化膜在局部微小的膜破口处的金属成为阳极，其电流高度集中，破口周围大面积膜成为阴极，因此腐蚀迅速向内发展，形成孔蚀，所以氨汽提塔再沸器管束不宜选用奥氏体不锈钢材料。

5.1.4 双相不锈钢

双相不锈钢是在其固溶组织中铁素体相与奥氏体相约各占一半，一般量少相的含量也需要达到30%。在含C较低的情况下，Cr含量在18%～28%，Ni含量在3%～10%。有些钢还含有Mo、Cu、Nb、Ti，N等合金元素。该类钢兼有奥氏体和铁素体不锈钢的特点，与铁素体相比，塑性、韧性更高，无室温脆性，耐晶间腐蚀性能和焊接性能均显著提高；与奥氏体不锈钢相比，强度高且耐晶间腐蚀和耐氯化物应力腐蚀有明显提高。

5.2 管程抗垢措施

5.2.1 选择合理的管速

因氨汽提塔再沸器管程易堵塞，所以设计时换热器的管程流速不能太低、管径不宜小、换热管不宜过长。按以往设计经验，管程液体流速应保持在1.5m/s以上、管径25mm以上、管长为3m左右。设计时在满足再沸器换热面积要求的前提下，为保证换热管内介质流速，面积裕量不建议取太大，30%即可，以减少换热管硫酸盐的沉积。

5.2.2 管内防腐措施

再沸器管内壁采取镍磷镀防腐措施，加强换热管的抗腐、抗污、抗垢的能力。

镍磷化学镀是最具代表性的化学镀技术之一。镍磷化学镀镀层由胞状组织构成，非晶态镍磷合金是均一的单相体系，不存在晶界、位错等组织缺陷以及化学成分偏析，亦不会产生晶间腐蚀和应力腐蚀，耐点蚀性能远比晶态合金好。如果选用碳钢管束，建议管内进行镍磷镀防腐。

5.2.3 管外防腐措施

增加在线超声波防垢设施，确保设备满足装置长周期生产的需要。

超声波防垢是一种机械震动在介质中传播过程，主要是利用超声波功率声场处理流体，使流体中的垢物质在超声波作用下，理化指标和形态产生变化，使成垢分散、松散、粉碎、脱落，不容易附着在管壁上，从而达到了换热器防垢除垢的效果，改善并提高了热传导效率。

6 结　论

本着实现装置“安、稳、长、满、优”运转，且尽量减少投资的原则，通过对腐蚀原因及防腐防垢方案的分析比较，笔者认为酸性水汽提装置氨汽提塔再沸器的设计方案与装置处理量有很大的关系。对处理量在100t/h及以下的酸性水汽提装置，氨汽提塔再沸器换热管堵塞不严重，建议再沸器管程采用碳钢，管束内采用镍磷化学镀可以确保正常的设备运转周期。

参考文献

［1］ 闫康平，陈匡民.过程装备与防护［M］.北京：化学工业出版社，2009.

Sour Water Stripper Means Ammonia Stripper Reboiler Corrosion and Countermeasures

Man Xiao-xia

Abstract：Description of Maoming Petrochemical 200t/h sour water stripper device before the device and operation of the ammonia stripping column bottom reboiler Corrosion in terms of corrosive media，the relationship between the corrosion mechanism，and means for processing the amount of equipment operating cycle，etc.detailed analysis shows that corrosion scale proposed several measures，and the amount of processing for different devices，and the development of several ammonia stripper bottom reboiler design，provide a reference for the future design of such devices.

Key words：sour water stripper unit；reboiler；nickel-phosphorus plating；ultrasonic scaling facilities

中图分类号：TE986

文献标志码：B

文章编号：1003–6490（2016）02–0003–02

收稿日期：2016–01–27

作者简介：满晓霞（1979—），女，甘肃永登人，工程师，主要研究方向为炼油化工工艺设计。