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常压塔顶冷却器腐蚀与维护

发布时间:2017-07-10 15:08:00 点击:    

瑞升酒精回收塔:常减压蒸馏装置常顶冷却系统采用两级水冷方式,一级采用折流板式冷却器,二级采用折流杆式冷却器。采用该方案除提高夏季的冷却效果和节省电能外,还有利于冬季采暖回收低温位热能。但在使用过程中一级冷却器管束发生泄漏的情况较频繁,平均不到20天就得对泄漏的管束进行一次堵漏工作,壳体在靠近油气入口侧的下方也曾发生多次腐蚀穿孔泄漏,且经两三个月使用后,壳体出现上部热、下部凉,汽油冷却后温度呈上升趋势,严重影响着装置的正常运行和安全生产。

  1 检查结果

  通过对冷却器解体检查发现,一级冷却器壳体内沉积着大量的腐蚀产物,腐蚀物在入口侧多,出口侧少,呈一定的流线分布。管束的管子内壁结垢情况相当严重,附着一层较厚的土黄色软滑泥状物质,使管子有效内径明显减小,这种情况严重影响着冷却器的传热冷却效果。
  对壳体内壁清洗干净以后还发现,壳体与从油气入口侧数起的第2、3、4块折流板相对应的下部位置有较深的沟槽,长约200~300mm。此外,冷却器若打开放置,管束外部主要的腐蚀产物FeS就会很快氧化生成红褐色疏松的片状物质,主要成分为Fe2O3。同时管束内壁的污垢也会固化为一种坚硬的黄褐色物质(经分析碳酸盐化合物占总量的43.62%,Fe2O3与FeO占总量的3.8%),它一旦固化,就很难疏通。

  2 原因分析

  2.1 壳程腐蚀状况分析
  常顶系统的腐蚀主要是由HCl-H2S-H2O系统引起的腐蚀。对该系统来说,在气相状态时,由于HCl与H2S几乎都呈分子结构,其化学活性较低,因而腐蚀性较弱。在气液两相区也即露点区域,水蒸气开始凝结,油气中的HCl与H2S随之进入液相,溶解于水使初凝的水相呈强酸性,遂发生强烈的腐蚀。随着油气的大量冷凝,使酸性得到稀释,其腐蚀性也就大为减弱。
  在一级冷却器中,主要是油气的冷凝过程,HCl-H2S-H2O系统对它的腐蚀就比别处更加严重,加之采用折流板式结构,折流板与壳体接触处及折流板与管子的接触处均形成一定的缝隙,折流板对液体的滞留提高了腐蚀介质的浓度差,第2、3、4块折流板又恰好处于露点区域,促使该区域缝隙腐蚀的加剧,从而导致壳体与折流板接触部位产生严重的沟槽,甚至出现穿孔泄漏的严重后果。
  2.2 管程状况分析
  我厂使用的循环水质状况见表1,表中P总为无机磷总量。循环水的补充水质状况见表2。

表1 循环水质状况

项目Cl-Ca2+ Fe2+(Fe3+) P总S2-生物粘泥含量/mg.L-1397.4447.580.200.135.005~10

表2 循环水的补充水质状况

项目K+Na+Ca2+Mg2+Cl-SO42-HCO33-Fe2+(Fe3+)总矿化度含量/mg.L-164452243598472930.022200
  表中各项指标的数据均偏高,水质很差,加之循环水进出冷却器的压差不到0.01MPa,因此流速很低,造成管子内壁结垢和生物粘泥等杂质在管子内壁的滞留附着。它一方面使有效流通管径减小,降低了冷却水的流通量,增大了垢层热阻,另一方面导致垢下腐蚀的发生。由于循环水的总矿化度很高,导电性增强,使电化学腐蚀变得比较活跃,同时循环水中的溶解氧(据测定其质量浓度为5~7mg/L)也会促进阳极溶解反应的进行,Fe→Fe2++2e,O2+2H2O+4e→4OH-。可见管壁的垢下腐蚀也是造成管程泄漏的原因之一。

  3 改进措施

  3.1 设备改型

  在1997年装置大检修期间,对一级冷却器的芯子重新选型,将原来的折流板结构改换成折流杆结构,减轻了缝隙腐蚀的危害,同时也减小了液相滞留引起的浓差效应。

3.2 在冷却器给水线上设置磁力除垢器
  磁力除垢器的工作原理就是在磁场作用下,增加CaCO3等化合物的表面自由能,抑制它们的凝聚。同时,循环水经磁化后,水中易结垢的钙镁离子结晶体发生变化,破坏了结垢的粘附力,不再结成硬的水垢,呈松散软泥渣,CaCO3与水垢等很容易被循环水夹带到水场沉淀。该物理除垢方法不但可以节约日常采用化学方法除垢需要的药剂等费用,更重要的是有利于环境保护。
  3.3 加强维护和保养
  由于腐蚀产物在壳程中存在形式是细小颗粒积聚的糊状物质,而不是块状或片状。因此采用定期冲洗的方法清除壳程内的腐蚀产物是可行的。把管束的折流板结构改为折流杆结构,有利于提高壳程的冲洗效果。由于在冷却器给水线上安装磁力除垢器,因此污垢在管束内壁的粘附力不是很强,对管程内污物的冲洗也比较容易。
  在装置生产过程中,根据油气冷后温度以及冷却水温的变化,定期对冷却器壳程和管程用水进行反流程冲洗,这种方法不但可以减轻垢下腐蚀对壳体、管束的危害,而且还有助于恢复冷却器的传热冷却效果。
  在装置停工大检修期间,将塔顶冷却器进行解体维护和保养,对管程采用合适的化学药剂进行清洗,对壳程边抽管束边用水冲洗,这种方法可以防止FeS在空气中强烈氧化引起管束起皮剥蚀或着火等问题。将冷却器清洗干净并组装试压试漏合格后再进行预膜,即选用适当的药剂使金属表面钝化,起到了一定的保护作用。


  4 结语

  通过对冷却器改型以及在线冲洗和解体维护相结合的方法,使常顶冷却器的泄漏情况得到了缓解,其使用寿命由原来的不足100天延长到了1年以上,保证了开工过程中冷却器的使用效果。适当减少一级冷却器的台数,并且提高油气的流速,以减少HCl-H2S-H2O系统的滞留时间,对防腐更有利。另外,延长循环水在凉水场的停留静置时间,对防腐也很有效。




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