常壓塔頂空冷器腐蝕機理分析及預(yù)防措施

樊溥

（中國石油遼陽石化分公司機動設(shè)備處，遼寧 遼陽 111003）

石油產(chǎn)品生產(chǎn)離不開常壓塔蒸餾裝置，而常壓塔頂空冷器在維持常壓塔頂溫度和壓力方面作用不可小視。但空冷器因腐蝕而發(fā)生泄漏造成損失的案例也非常多見。由于空冷器位于高溫?fù)Q熱器上部，其發(fā)生泄漏事件后極易引起火災(zāi)，造成不可估量的損失。因此分析泄漏原因，找到有效預(yù)防腐蝕的辦法，才能保證裝置的平穩(wěn)運行，對安全生產(chǎn)的意義也十分重大。

1 常壓塔頂回流系統(tǒng)工藝流程

常壓塔的塔頂回流出的油氣經(jīng)過處理后，溫度得到有效的控制，隨后再次經(jīng)過冷卻成為汽油，其中一部分會通過汽油裝置獲取，另外一部分則會在塔頂回流泵中繼續(xù)使用，以此來為常壓塔的塔頂保持相應(yīng)的溫度與壓力，具體情況以及系統(tǒng)工藝流程設(shè)計的基本要求而定。

2 空冷器構(gòu)造

常壓塔的減壓蒸餾裝置包括多臺空冷器，不同的空冷器由多根翅片管構(gòu)成，其有效的換熱面積也直接決定了空冷器的冷卻處理效果。一般來說，翅片管的材料選擇為09Cr2AlMo，不同的入口處的材料選擇時，為了減少對于系統(tǒng)產(chǎn)生的不良影響，需要保持其管端口的沖蝕得到很好的控制。除此之外，為了強化汽油的冷卻速度，還需要對空冷器進行加裝，在下部添加風(fēng)扇設(shè)備，提供充足的風(fēng)力。

3 腐蝕成因和狀況

在進行常壓塔的空冷器管束腐蝕性檢查的時候，一般需要借助于橫斷面進行分析判斷。通過切開橫斷面，能夠發(fā)現(xiàn)腐蝕泄露的位置基本都集中在入口部分，這里同時也是空冷器的入口末端。結(jié)合工程實踐中的情況來看，常出現(xiàn)管束斷裂的位置一般也存在結(jié)晶鹽大面積析出的情況，通過化驗后可以得到其成分中主要為氯化銨固體。結(jié)合空冷器的管束腐蝕情況來看，腐蝕的面積大、程度深，屬于嚴(yán)重腐蝕。在腐蝕的影響下，整個設(shè)備的強度、厚度都受到了不同程度的影響。

4 腐蝕機理分析

為了進一步分析常壓塔頂空冷器腐蝕預(yù)防策略，現(xiàn)結(jié)合具體案例就常壓塔頂空冷器的腐蝕機理劃分為4個部分，介紹如下。

（1）硫和硫化物。硫、硫化物本身都屬于酸性物質(zhì)，如果溶于水后可以形成很強的酸性，從而對常壓塔頂空冷器形成劇烈的腐蝕。一般來說，原油的成分不同，其含硫量也會存在較大的差異。在本案例中，常減壓蒸餾的裝置中選擇了不同類型的原油，在設(shè)備加工過程中，出現(xiàn)了原油的含硫量不斷變化的情況。由于硫、硫化物的整體含量不穩(wěn)定，為后續(xù)的防腐工作設(shè)置了很大的問題與障礙。在原油當(dāng)中，硫的存在形式十分豐富，除了最常見的單質(zhì)、硫化氫等，同時還存在一部分不穩(wěn)定的二硫化物，這些物質(zhì)在相對濕潤的環(huán)境下都會與金屬進行反應(yīng)，進而形成結(jié)構(gòu)腐蝕。除此之外，大多數(shù)的非活性硫化物在溫度達到的情況下也會發(fā)生轉(zhuǎn)換，形成活性硫化物，所以原油中的不同類型的成分經(jīng)過加工、分解，可以形成新的油氣類型，并且冷凝系統(tǒng)也會受到其影響而被腐蝕。

（2）無機氯和有機氯。常壓塔頂空冷器受到腐蝕的另外一個重要因素是氯元素的構(gòu)成物。常見的無機氯有氯化鈉、氯化鎂等，這些物質(zhì)根據(jù)原油的品質(zhì)與種類不同而普遍存在。實際上，混合比例不確定的條件下，原料的性質(zhì)也會不穩(wěn)定。但是，經(jīng)過適當(dāng)?shù)拿擕}后，可以去除掉大多數(shù)的氯化物，不過根據(jù)脫鹽工藝的不同也會存在一些殘留。結(jié)合本分析案例的情況來看，經(jīng)過電脫鹽處理后，油品中的無機氯含量依然很高，同時無機氯的含量還存在持續(xù)上升的特征。根據(jù)電脫鹽的效果來看，其與周圍的溫度以及施工環(huán)境具有密切的關(guān)系。在原油中存在大量的無機氯，會導(dǎo)致減壓環(huán)節(jié)生產(chǎn)出部分氯化氫氣體，屬于腐蝕性氣體。在溫度較低的情況下，氯化氫也會直接溶于水，從而形成鹽酸物質(zhì)。在水的含量較低的情況下，鹽酸的整體腐蝕性很強，所以更容易對常壓塔頂空冷器形成劇烈的腐蝕。除此之外，氯化鎂、氯化鈣本身都存在一定程度的水解，所以在原油加工過程中也會導(dǎo)致電離并形成腐蝕液體。

（3）電偶腐蝕影響。在大多數(shù)情況下，電偶腐蝕問題一般都會出現(xiàn)在不同的位置，通過相互接觸的方式來進行腐蝕。在常壓塔頂空冷器當(dāng)中，不同的管束部分都采用了相對耐腐蝕的材料。但是，耐腐蝕的鈦也會受到影響而進入到鈍化狀態(tài)，進而出現(xiàn)正電位，這個時候腐蝕為陰極，兩者匹配后會形成一個化學(xué)電池，不斷對陽極的金屬進行腐蝕，在電偶腐蝕的影響下，金屬的內(nèi)壁會不斷被腐蝕并最終出現(xiàn)斷裂。

（4）常壓塔頂注氨、注水影響。注水量對于常壓塔頂空冷器的腐蝕也會帶來一定程度的影響。實際上，塔頂?shù)脑O(shè)計一般都會采用緩蝕劑、氨水等方式來進行耐腐蝕處理。而緩蝕劑在使用后會出現(xiàn)相對致密的保護層，隨后就可以有效的抵擋外部環(huán)境介質(zhì)對于系統(tǒng)產(chǎn)生的腐蝕影響。在注入氨水的時候，主要能夠?qū)崿F(xiàn)硫化氫、氯化氫的中和，從而降低系統(tǒng)的酸性，減少對于金屬帶來的不良影響，降低常壓塔頂空冷器的腐蝕壓力。不過，在注入氨水的時候會出現(xiàn)以氯化銨鹽形式沉淀的情況，一旦出現(xiàn)大面積的沉淀與沉積，會因此而出現(xiàn)阻礙污水流通的情況，同時也會形成厚厚的垢層，進而對常壓塔頂空冷器產(chǎn)生腐蝕壓力。除此之外，當(dāng)注水量不足的時候，也會導(dǎo)致大量沉積的氯化銨無法去除，從而引起上面的問題。

5 預(yù)防措施

（1）混煉原油。在高低硫原油充分混合的情況下，需要通過優(yōu)化減壓蒸餾裝置的加工過程來確保硫含量達到預(yù)期的標(biāo)準(zhǔn)。在這個過程中，還需要積極降低常壓塔的塔頂硫化濃度。當(dāng)加工工作基本完成后，還需要及時對硫含量進行分析，并對常壓塔的塔頂三注工藝進行調(diào)整，這樣才能夠最大限度地確保品質(zhì)達到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

（2）高效率電脫鹽。在經(jīng)過脫鹽技術(shù)處理后，原油中的氯離子可以被脫除，從而減少催化劑中毒的問題。在實施電脫鹽的過程中，也可以同時去除掉原油水分，并確保后續(xù)操作能夠合理的開展，減少加工過程中產(chǎn)生的耗能。在操作過程中還需要進一步做好溫度控制，將其控制在合適的范圍內(nèi)，這樣可以提升水分的分離效率。盡管電脫鹽裝置無法完全脫除掉有機氯，但是整體脫除率也相對較大，所以剩余的部分對于系統(tǒng)的影響也不會太大。由此可見，實施高效率電脫鹽依然是確保常壓塔頂空冷器抗腐蝕性的重要技術(shù)途徑。

（3）升級管束材質(zhì)。結(jié)合目前常壓塔頂空冷器出現(xiàn)腐蝕的因素來看，管束的材質(zhì)也是一個很大的問題。為了確保其能夠適應(yīng)低酸、低硫的工作環(huán)境，需要選擇更為合適的耐腐蝕性材料，避免繼續(xù)選擇相同的材料出現(xiàn)鈍化和垢下腐蝕的問題。為了確保整體工作效率，確保設(shè)備的使用壽命，可以采用雙相鋼作為新的材料。

（4）改用有機氨水。在改用有機氨水的時候，需要建立嚴(yán)格的塔頂含硫污水的控制體系，將其PH值控制在5.5~7左右，以此來降低空冷器的管束內(nèi)部銨鹽結(jié)晶，減少銨鹽空冷器的管束沉積帶來的不良影響，避免頂油氣流動，并減少垢下腐蝕帶來的不良影響。

（5）利用注水進行沖洗。采用常壓塔的塔頂注水處理，可以防止腐蝕介質(zhì)與產(chǎn)物的沖洗，同時也可以避免腐蝕產(chǎn)物進一步附著在內(nèi)壁上引發(fā)新的腐蝕。

（6）調(diào)整空冷器入口閥門開度。及時對常壓塔頂空冷器的入口閥門開度進行調(diào)整，調(diào)整的目標(biāo)以防止空冷器的內(nèi)部液體流量調(diào)整不出現(xiàn)偏差為目標(biāo)，避免由于偏差流動帶來結(jié)晶鹽析的問題，降低垢下腐蝕帶來的壓力影響。

6 結(jié)語

綜上所述，常壓塔蒸餾裝置的維護工作比較繁瑣，但意義重大。常壓塔頂空冷器的腐蝕可以通過改造管束，改善原料品質(zhì)，改用有機氨水等方法有效減少腐蝕情況發(fā)生。通過采取以上措施，常壓塔頂空冷器就能有更長的使用壽命，帶來更高的經(jīng)濟效益，為安全生產(chǎn)提供有力保障。