常压塔顶换热器的腐蚀泄漏和防护措施

陈约瑟

(中国石油化工股份有限公司镇海炼化分公司，浙江 宁波 315207)

1 常压塔顶换热器基本情况

某公司目前共有4套常减压蒸馏装置，其中1号和2号常减压蒸馏装置处理量分别为8 Mt/a和6 Mt/a，其常压塔顶换热器基本信息见表1。1号常减压蒸馏装置常顶系统共有5台换热器，其中2台(E101/1-2)为板式换热器，于2008年装置改造时投用；1台(E101/3)为绕管式换热器，于2015年1月投用；还有2台(E101/4-5)为U型管式换热器。2号常减压蒸馏装置常顶系统共有4台固定管板式换热器，其中1台(E202/1)于2007年7月投用，其余3台(E202/2-4)原为U型管式换热器，后于2014年装置停工大修时改造为固定管板式换热器。

表1 常压塔顶换热器基本信息

2 腐蚀泄漏及检修情况

1号常减压蒸馏装置常压塔顶板式换热器E101/1-2自2008年开始投用，已经运行7 a时间，共检修两次。2012年第一次检修时发现换热器因连多硫酸腐蚀而发生内漏，当时对换热板进行封堵处理。2014年12月第二次检修时发现E101/2出现内漏，在靠近油气侧的固定压紧板表面存在多处点蚀坑及裂纹，其腐蚀形貌见图1，254SMO换热板片也腐蚀较重，为典型的盐酸腐蚀，如图2所示，检修期间对裂纹进行贴板补焊处理，并将全部板片材质由254SMO更换为钛材。虽然1号常减压蒸馏装置常压塔顶板式换热器总体检修次数较少，但是当其出现内漏时，其检修过程要比普通管壳式换热器复杂得多。由于其结构特殊，检修难度较大，无法直接进行现场封堵作业，需返回制造厂进行检修，检修周期较长。

图1 固定压紧板腐蚀形貌

图2 换热板片腐蚀形貌

2号常减压蒸馏装置碳钢衬钛固定管板式换热器E202/1自2007年7月开始投用，已经运行8 a时间，共检修两次，总体运行情况较好。2007年9月第一次检修时发现在靠近油气入口端约700 mm处的一根换热管存在一个砂眼，直径约为2 mm，分析认为换热器本身存在质量问题，对其进行堵漏处理。2013年12月第二次检修时发现管板表面整体较为光洁，只有两个紧固螺栓尾部有渗漏，具体情况见图3。检修查漏时发现1根换热管存在泄漏，将其抽出后进行检查，发现其表面较为光洁，但存在一处明显的腐蚀穿孔部位，如图4所示。刨开该换热管进行检查，发现衬钛管内壁蚀坑较多，且部分蚀坑已贯穿整个钛管，碳钢基管相应部位也出现蚀坑，衬钛管和基管内部腐蚀形貌见图5。

图3 管板腐蚀情况

图4 换热管腐蚀穿孔情况

图5 衬钛管和基管内部腐蚀形貌

常压塔顶换热器E101/3-5及E202/2-4的检修情况见表2。在常顶系统中，碳钢管束的使用寿命一般为2 a，超过2 a后继续使用就会出现频繁的内漏。与不锈钢板式换热器、碳钢衬钛固定管板式换热器相比，虽然碳钢材质的U型管式换热器使用寿命较短，但是其价格却只是前者的1/8，且在服役期间其运行状态比较稳定，维修也比较简单。因此，若单纯从设备经济性考虑，碳钢材质的U型管式换热器的性价比较高，只要定期更换管束，可以在服役期间确保设备运行的可靠性。

表2 常压塔顶部分换热器检修情况

从常压塔顶换热器的腐蚀泄漏及检修情况可知，若单纯从设备的长周期平稳运行考虑，碳钢衬钛固定管板式换热器检修率低，维修简单，使用效果最好，使用寿命最长；不锈钢板式换热器使用寿命次之；碳钢材质的U型管式换热器使用寿命最短。但不管常压塔顶换热器材质是碳钢还是不锈钢，甚至更高等级的钛材，换热器连续运行数年后，均出现比较严重的内部缺陷，运行可靠性严重下降。因此，针对常压塔顶换热器的腐蚀防护，应以工艺防腐为主，材料防腐为辅，并同时加强在线监控,以减缓设备腐蚀，确保装置长周期稳定运行。

3 防护措施

3.1 优化电脱盐操作

优化电脱盐操作是常减压蒸馏装置腐蚀控制的根本手段。采用先进的电脱盐配套设备，如新型极板结构、微差压电容式油水界面控制系统、球形混合阀、静态混合器和新型防爆阻抗变压器等[1-2]。适当加大电脱盐罐直径，优化极板结构，同时要特别考虑电场强度和原油破乳剂等影响因素以提高脱水脱盐效果，从根本上减轻后续设备的腐蚀。

3.2 优化工艺防腐注剂措施

1号和2号常减压蒸馏装置现通过计量泵将缓蚀剂注入到塔顶注氨线上，因冬季气温较低，助剂黏度较大，容易出现计量泵不上量的情况，这对防腐蚀效果有一定的影响。针对这种情况，当气温较低时，可在计量泵的进出口管线及单向阀处加蒸汽伴热线，有助于提高注剂效果。另外，在调节常顶系统pH值时，建议采用全注有机胺的方式，或者适当提高有机胺在中和剂中的占比[3]。

3.3 加强装置开停工时的设备防护

2012年在装置停工大修时发现常压塔顶板式换热器E101/1-2存在连多硫酸应力腐蚀裂纹。由于奥氏体不锈钢对连多硫酸应力腐蚀开裂的敏感性，若常压塔顶换热器材质涉及奥氏体不锈钢，在停工检修时应重视吹扫钝化工作，采用弱碱溶液清洗换热设备，以防止设备发生连多硫酸应力腐蚀开裂。

3.4 加强常顶系统的腐蚀监控

最能反映常顶系统腐蚀状况的三个数据分别是该区域的pH值、氯离子及铁离子含量。但是目前1号和2号常减压蒸馏装置均通过对常顶回流罐污水进行定期采样分析而得到这三个数据，导致数据的准确性和即时性大大降低。因此，在这种情况下，腐蚀在线监测系统作为一种腐蚀状况的实时监控手段，显得尤为重要。由于1号和2号常减压蒸馏装置换油频繁，不同原油的性质差别较大，对装置的腐蚀性也不相同，通过监测系统的数据及时预警，优化工艺防腐措施，可以降低事故发生概率。

4 结 语

在生产过程中，常顶系统换热器的腐蚀问题不可避免，需要优化电脱盐操作和工艺防腐注剂措施，加强装置开停工时的设备防护和常顶系统的腐蚀监控。另外，炼厂管理人员和技术人员在实践中还需要不断摸索总结，积累防腐经验，将腐蚀降到最低程度，确保装置长周期稳定运行。