柴油加氢反应流出物后冷器腐蚀失效分析与防护措施模板

资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。柴油加氢反应流出物后冷器腐蚀失效分析与防护措施摘要:本文对某炼厂柴油加氢精制装置反应流出物后冷器腐蚀失效情况和引起腐蚀的原因进行了分析,并提出了有效的防护措施,确保了装置的安、稳、长生产。关键词:冷却器、腐蚀原因、防护措施概况反应流出物后冷器是该装置高压反应系统生产过程的主要设备之一,其流程编号为E1103。高压反应系统是将原料柴油与氢气混合,在高压、高温下反应,达到脱硫、脱氮、稀烃饱和的目的,从而提高柴油的辛烷值,其主要工艺流程如图1-1,见附页。柴油加氢精制装置反应流出物后冷器型号为:BIUI300-4.8/0.63-620-6/0.9-2I,其工作条件如表1-1。该冷却器自1999年11月投入使用以后,于4月8日发现内漏,4月10日对该换热器进行抽芯检查发现管束多处发生腐蚀,有4根管子己经局部穿孔、泄漏,有9根管子外表面坑蚀深达1-1.2mm,导致冷却器早期损伤,不能正常运行使用,迫使装置停工抢修,损失很大。表1-1:设备名称反应流出物后冷器装置名称160万吨/年柴油加氢精制型号规格BIUI300-4.8/0.63-620-6/19-2I设备编号E1103项目壳程管程工作压力(Mpa)0.454.4工作温度℃4560介质循环水反应流出物(柴油、氢气、H2S)程数12换热管直径×壁厚(mm)φ19×2换热管材质10号钢壳程材质16MnR低合金钢2、腐蚀现场勘察经实地勘察和工条件分析,反应流出物后冷器的腐蚀,主要在冷却管束外表面,内表面腐蚀比较轻微。腐蚀形态主要呈全面腐蚀和局部腐蚀两种。大部分管子腐蚀产物,呈黄褐色或黑褐色,且大量沉积在管束表面,使管子起皱、粗化、剥落、减薄甚至局部溃烂损伤。腐蚀部位清除腐蚀产物以后,发现其下表面有大量大小、深浅不等的凹坑,有的己穿孔,有的深达1-1.3mm,有的呈现溃疡状蚀坑。在高温酸性硫化物腐蚀环境中,该冷却器仅使用5个月就发生泄漏。由于10号钢管束的腐蚀,严重地影响了正常的生产运行。考虑到厂生产平衡,装置不能长时间停工,而该冷却器管束难以再长时间使用,决定对管束4根己穿孔和9根外表面坑蚀较严重的管子进行堵管,对该冷却器进行增加跨线处理,更改方案如附图2-1,同时制造新管束以待更换。实践证明该方案完全正确,在4月8日发现冷却器再次内漏。此时,我们利用增加的跨线,把该冷却器甩出,避免了装置的停工,效益显著。3、腐蚀机理分析。经过现场勘察分析,柴油加氢装置反应流出物后冷器主要是循环水的腐蚀和垢下腐蚀。3．1析氢腐蚀当循环水存在有H+离子溶液时,溶液中的H+作为去极剂在阴极上放电,促使金属阳极溶解过程持续进行而引起的金属腐蚀,称为氢去极化腐蚀。碳钢在酸性介质中常常发生这种腐蚀。溶液中的PH值越小,越容易发生析氢腐蚀。其反应式为:阳极:Fe→Fe2++2e-阴极:2H++2e-→H2↑下表为动力厂1-4月循环水质的数据表。表2-1:项项目月份PH值浊度总碱总硬度CL一7.5942.833.560.420.8二7.5129.4834.95520.7三7.54(5.35)21.0234.580.430.8四7.431.4(95.3)30.159.924.4由以上数据能够看出1-4月水质的PH值是极不稳定的,其中三月份PH值最低为5.35,PH值的不稳定对E1103的腐蚀有一定影响。3．2循环水腐蚀循环冷却水系统中的金属腐蚀是电化学腐蚀,是在金属与水接触的表面,无数对阴阳极间电子经过金属本体流动的过程。和水接触的不同金属之类间或同一金属由于晶体不均匀性、杂质以及介质浓度、温度、传热的不均匀性等造成的电位差异,构成了宏观或微观电池。在阴阳极上发生以下的电化学反应,使金属发生腐蚀,其反应如下:阳极:Fe→Fe2++2e阴极:H2O+1/2O2+e→2OH-总反应:Fe+H2O+1/2O2→2Fe(OH)2阴极反应生成的Fe2+与阳极反应生成的OH-结合生成氢氧化亚铁,氢氧化亚铁不稳定,在有氧存在时继续被氧化,反应式为:Fe(OH)2Fe(OH)3Fe2O3H2O3．3垢下腐蚀柴油加氢反应流出物后冷器设备大型化,而循环水进、出口直径只有DN200,循环水在壳程流速较慢,水中的垢物、缓蚀剂在金属表面不易扩散,结垢易沉积。从表2-1数据看出四月份水质中浊度的变化也很大,其中最大值为95.3,这为发生垢下腐蚀提供了条件,因为水中含有钙,镁离子和酸式碳酸盐等,当其流经传热表面时就发生如下反应:Mg+HCO3→MgCO3+Mg(OH)2.MgCO3+CO2Ca2++2HCO3→CaCO3+H2O+CO2在循环水中加入聚合磷酸盐作缓蚀存如下反应:3Ca2++2PO42-→Ca(PO4)2另外,溶解在循环水中的氧还会造成金属腐蚀,形成铁锈,反应如下:Fe2++H2O→Fe(OH)2反应的结果就是在管子传热表面上逐渐结垢,同时伴随铁锈的生成。因此冷却器运行一段时间后,由于垢层的影响,换热效果降低。从以上分析能够看出,该冷却器由于循环水腐蚀,冷却水流速较慢,管子传热表面易沉积结垢,而由于水垢的存在,易造成管束的垢下腐蚀,金属在垢下腐蚀由于本身由化学腐蚀存在自催化作用,加速金属的腐蚀,使管束的使用寿命下降。4、防护措施4．1改进水质由于水质差对冷换设备腐蚀是炼油厂普遍存在的现象,专业部门应加强对动力厂水质的监督,督促她们定期加药处理,使水质逐渐改进。4．2加大冷却器壳程水的流速水速的增加能够防止垢物沉积在管子的表面,此措施可有两种方案①是经过加大进出水管的管径,现管径为DN200更换为DN300,加大水量,从而提高水的流速;②改用其它型号的冷却器,如改用小壳体直径的两台冷却器重叠安装使用,这样也有利于提高壳程水的流速,达到防垢的目的。4．3改换管束的材质采用08Cr2AIMo合金金钢管束,08Cr2AIMo在一定条件下使用,耐蚀性与不锈钢相近。纯铝的电化学标准电位很负,约-1.66V。08Cr2AIMo很容易与循环水中的氧结合生成AI2O3钝化膜,使其电位迅速上升到-0.5V,减小了整个腐蚀电池的电位差,而且当钝化膜遭到破坏时,能很快地自行再生,因此该材料用介质温度小于180℃的油汽冷却器上是适宜的。解决了管外壁腐蚀严重的难题。另外,该合金管束耐冷却水腐蚀性能也特别好。因为该管束不含铁元素,不受冷却水对碳钢腐蚀机理的影响。相反,在PH值为4.8-8.6范围的冷却水中能产生水化反应:AI+3H2O→1/2AI2O3．3H2O+3H++3e-使它与冷却水介质接触而形成一层质地致密,化学稳定的水化氧化(AI2O3．H2O)保护膜,这种膜一旦受到破坏,能迅速再生,使金属表面处于钝化状态,从而提高耐蚀的迹象。5、结束语柴油加氢反应物后冷器在更换08Cr2AIMo管束后,虽然提高了管束抗腐蚀能力,但由于循环冷却水流速慢的问题还待解决,管束易结垢的问题