煉油廠循環(huán)水換熱器結(jié)垢腐蝕現(xiàn)狀及原因分析

馬洪巖

摘 要：腐蝕和污垢是影響循環(huán)水系統(tǒng)正常運行的常見問題，在循環(huán)水系統(tǒng)的任意一個部位都有可能發(fā)生。因此為了有效地保障換熱器的運行效率，使其可以高質(zhì)量地順利運行，就必須要對其運行當(dāng)中的腐蝕以及污垢問題進行全面詳細(xì)的檢查與研究，并且在這一基礎(chǔ)之上對循環(huán)水系統(tǒng)的運行狀況進行綜合的評價，采取措施預(yù)防其出現(xiàn)腐蝕以及污垢的問題，為設(shè)備的長期穩(wěn)定運行提供全面的保護措施。

關(guān)鍵詞：煉油廠循環(huán)水;換熱器;結(jié)垢腐蝕

前言：目前在進行工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)換熱器結(jié)垢的問題，這一問題也對我國化工企業(yè)的經(jīng)濟發(fā)展造成了非常重大的影響。因此當(dāng)下國內(nèi)外的研究人員都非常重視對換熱器效率的研究問題。同時在化工行業(yè)中設(shè)備出現(xiàn)腐蝕問題還會導(dǎo)致其部件出現(xiàn)裂縫，影響其使用年限，嚴(yán)重的甚至?xí)?dǎo)致生產(chǎn)事故等危害發(fā)生。筆者對煉油廠循環(huán)水換熱器結(jié)垢腐蝕現(xiàn)狀及其原因進行了研究，提出了以下觀點，僅供參考。

一、循環(huán)水換熱器結(jié)垢腐蝕原因

大多數(shù)煉油廠都會使用循環(huán)水系統(tǒng)，其主要是使用換熱器來進行熱交換，將產(chǎn)品加熱或者冷卻。由于水本身的特性，因此往往將水資源作為換熱的介質(zhì)。但是由于長期運行的循環(huán)水極其容易出現(xiàn)腐蝕的問題，導(dǎo)致設(shè)備的使用以及運行受到嚴(yán)重的影響，同時也會影響到煉油產(chǎn)的安全生產(chǎn)以及經(jīng)濟收益。

（一）電化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致腐蝕問題

以鋼鐵為主材料的循環(huán)水設(shè)備，往往會由于電化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致腐蝕問題出現(xiàn)。金屬元素相對較活潑，因此鐵原子極其容易形成鐵離子，鐵離子在接觸到水之后就會溶于水中，這就會導(dǎo)致設(shè)備被腐蝕的現(xiàn)象發(fā)生。同時由于電子和水又可以發(fā)生作用，這就導(dǎo)致設(shè)備被腐蝕的問題不斷加重。在宏觀的主要現(xiàn)象就是設(shè)備出現(xiàn)鐵銹導(dǎo)致其自身的質(zhì)量變薄，強度受到明顯的影響導(dǎo)致其強度降低，在不斷出現(xiàn)的鐵銹腐蝕作用下，會導(dǎo)致設(shè)備的質(zhì)量不斷變薄，強度不斷降低，在嚴(yán)重情況下還會導(dǎo)致設(shè)備被銹穿，從而導(dǎo)致生產(chǎn)事故發(fā)生。同時水中溶解的其他陽離子也會與其他元素發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致水垢問題出現(xiàn)，在水垢出現(xiàn)的同時還存在鐵銹，就會導(dǎo)致垢下腐蝕的問題出現(xiàn)，從而導(dǎo)致整體的管道堵塞。同時，如果水垢出現(xiàn)在設(shè)備的表面，還會導(dǎo)致?lián)Q熱器的工作效率受到嚴(yán)重影響，從而導(dǎo)致資源浪費的問題出現(xiàn)。

（二）微生物

在系統(tǒng)中，微生物過多也會導(dǎo)致?lián)Q熱器的腐蝕。在循環(huán)水系統(tǒng)中，金屬微生物的腐蝕不僅相對均勻，而且應(yīng)力腐蝕和縫隙腐蝕也較為普遍，其中電氣腐蝕最為普遍。在實際運行中，硫酸鹽還原菌、鐵細(xì)菌和硫氧化菌對低碳鋼和鐵具有較強的腐蝕作用。鐵精菌是耗氧菌，在其耗氧過程中，當(dāng)生銹時，氧氣的擴散產(chǎn)生抑制作用，使金屬在銹蝕狀態(tài)下長期處于缺氧狀態(tài)，并在形成氧濃度差分電池時引起腐蝕。微生物活動會對設(shè)備產(chǎn)生重要的影響。換熱器中的水質(zhì)經(jīng)過較長的周期循環(huán)運行之后，會含有非常高濃度的礦物質(zhì)以及有機物，同時由于換熱器中的水溫合適，滿足這些微生物的生長要求，就會進一步促進微生物的生長。這些微生物會與設(shè)備表面的金屬發(fā)生作用，從而參與到電化學(xué)的腐蝕反應(yīng)當(dāng)中，從而進一步加劇電化學(xué)腐蝕的進度。同時微生物的體液還會與塵土等方面的雜質(zhì)相結(jié)合形成粘泥，粘在金屬的表面上，同時由于粘泥導(dǎo)致金屬的上下表面的氧氣濃度含量不同，導(dǎo)致其形成氧濃差電池。垢下腐蝕是一種縫隙腐蝕，只有粘泥的形式，才會發(fā)生腐蝕。同時水垢的規(guī)模的形成對換熱器的換熱效率有很大的影響。

（三）換熱器流速過低

對于換熱器而言，由于流速較慢，使得異物不易在管束和管束流入口部位積聚，在罐體介質(zhì)高溫的影響下固化，從而產(chǎn)生污垢和堵塞問題。針對這一問題，需要優(yōu)化今后生產(chǎn)中的各種工藝常數(shù)，并在保證裝置總循環(huán)恒定的基礎(chǔ)上，控制不同循環(huán)水換熱器的冷卻后溫度，實現(xiàn)不同熱交換器水循環(huán)流速的控制。同時，應(yīng)盡可能提高換熱器的壓力，降低結(jié)垢和堵塞的可能性。為了使機械設(shè)備的工作效率提升，就必須要保障換熱器的流速，從而使工作效率以及工作質(zhì)量得到全面的保障。

二、腐蝕防護對策

目前對于腐蝕問題有著兩種防護途徑，第一種是使用藥劑將水質(zhì)優(yōu)化，將水質(zhì)提純，從而減少腐蝕問題的出現(xiàn)。目前在循環(huán)水中的添加藥劑主要有緩蝕劑、阻垢劑等方面的藥劑;第二種則是對設(shè)備本身進行有效的防腐處理，在設(shè)備的表面添加涂層，從而有效地提高金屬表面的耐腐蝕的性能。

（一）緩蝕劑

使用緩蝕劑可以有效地通過兩種方式來達到防腐蝕的要求。第一種是緩蝕劑與金屬表面發(fā)生鈍化反應(yīng)，之后在金屬表面形成一層保護膜，將電化學(xué)反應(yīng)等方面阻擋在外，避免由于金屬表面受到腐蝕。目前緩蝕劑主要分為有機類或者無機類。有機類的緩蝕劑主要包括氨類、醛類等方面，這一部分緩蝕劑通常具有極性基團以及非極性基團。無機鹽類化合物是無機緩蝕劑，通過使用這類緩蝕劑，可以使金屬表面的陰極區(qū)出現(xiàn)一層沉淀膜，可以有效地壓制腐蝕反應(yīng)。同時這類緩蝕劑還可以在金屬表面形成一層鈍化膜，從而使金屬腐蝕進程得到有效的控制。為了使緩蝕效果可以滿足相關(guān)的需求可以通過對緩蝕劑進行復(fù)配，從而使其可以滿足使用的要求。

（二）阻垢劑

目前的阻垢劑大多由高分子類物質(zhì)構(gòu)成，主要分為天然高分子以及合成高分子。目前的阻垢劑中一般都會添加酚羥基和羧基，這兩類物質(zhì)可以有效地抑制晶體形成。但是由于天然高分子容易降解同時需要大量使用的缺點，在使用這一物質(zhì)時，必須要對其進行接枝等方式有效地提高其阻垢效果。通過大量的試驗可以了解到，對阻垢劑進行復(fù)配可以有效地提高其阻垢效果，進一步降低出現(xiàn)污垢的幾率。

（三）涂層

目前對于金屬表面進行涂層的處理手段有以下幾種。在金屬表面涂上惰性金屬，從而保證金屬表面的防腐性能得到有效的提高。目前這方面的金屬主要選擇鍍銅等材料?；蛘哌€可以在金屬表面上使用防腐涂料，同時在使用之前還要將涂料的性能進行全面的加工，提高其防腐性能。目前大都是用納米技術(shù)對涂層上的防腐材料進行改性操作，從而使其綜合性能得到有效的提高。通過改善涂層的機械強度、硬度、附著力等方面的性能，可以有效地提高機械設(shè)備的抗老化性以及使用壽命，使機械設(shè)備的防腐能力得到有效的提高。目前還存在著使用微弧氧化等方面的方法，通過大量的試驗之后都得到了較為良好的效果。但是目前對于生產(chǎn)成本等方面的內(nèi)容還沒有進行詳細(xì)的研究，還需要相關(guān)人員進行進一步的探索研究，從而有效地得到相關(guān)的結(jié)果。

結(jié)語：換熱器是化工生產(chǎn)過程中不可缺少的設(shè)備。隨著我國經(jīng)濟水平不斷提高，對石油、天然氣等資源需求量也在增加，而這些資源都不能滿足人們發(fā)展需要時就會用到換熱器了;因此要節(jié)約能源和保護環(huán)境成為現(xiàn)在重點關(guān)注對象之一。循環(huán)水在工業(yè)領(lǐng)域中有效地回收利用可再生能源并能為其他產(chǎn)業(yè)帶來良好效益從而促進國民經(jīng)濟增長以及環(huán)境保護做出貢獻的作用。換熱器是石油化工工程中的重要組成部分，在石化行業(yè)中有著舉足輕重地位，換熱設(shè)備運行過程中會出現(xiàn)結(jié)垢現(xiàn)象。通過對該工藝流程特點、腐蝕狀況以及原因做了分析并提出相應(yīng)解決措施;能夠促進我國化工企業(yè)的發(fā)展，從而可以有效的減少環(huán)境污染問題帶來的影響，從而進一步推動我國化工行業(yè)的發(fā)展與進步。

參考文獻：

[1]馮金艷，高春艷.循環(huán)冷卻水系統(tǒng)預(yù)膜過程中總磷含量測 定方法改進[J].大氮肥.2011（02）.

[2]紀(jì)東東 . 新建循環(huán)水系統(tǒng)清洗預(yù)膜及相關(guān)問題探討[J]. 廣州化工.2010（11）.

[3]張偉星，楊文林，邢利群.循環(huán)冷卻水系統(tǒng)化學(xué)清洗預(yù)膜 技術(shù)的應(yīng)用[J].

[4]崔正丹. 煉油廠水相換熱器碳鋼材料的腐蝕與防護措施研究[D]. 湖南大學(xué)， 2009.

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