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（中石油遼陽石化分公司油化廠，遼寧遼陽 111003）

0 引言

加氫高壓空冷系統(tǒng)被廣泛的應(yīng)用于石化行業(yè)領(lǐng)域，由于設(shè)備的使用工況十分復(fù)雜，再加上工藝條件苛刻、設(shè)備管線材料繁多，所以腐蝕防護(hù)問題一直是一個(gè)困擾行業(yè)發(fā)展的重要限制因素。隨著近些年來加工原油的含硫量持續(xù)提升，全國大多數(shù)加氫高壓空冷系統(tǒng)設(shè)備都出現(xiàn)了不同程度的腐蝕問題，如果不及時(shí)選擇合適的防腐處理手段進(jìn)行處理，不但會導(dǎo)致大面積的經(jīng)濟(jì)損失，更是會在一定程度上導(dǎo)致安全風(fēng)險(xiǎn)與事故。為了進(jìn)一步探討加氫高壓空冷系統(tǒng)的防腐優(yōu)化策略，現(xiàn)就其基本定義與內(nèi)涵探討如下。

1 加氫高壓空冷系統(tǒng)腐蝕概述

加氫高壓空冷系統(tǒng)在使用過程中容易受到腐蝕問題的影響，其主要的影響因素包括工藝條件、空冷器材料、制造安裝水平、硫化氫氨濃度以及緩蝕劑等因素。在反應(yīng)器的出口部分往往會具有一定的表現(xiàn)，可以通過這個(gè)位置的流出物換熱與系統(tǒng)分析的方式來對系統(tǒng)腐蝕的情況進(jìn)行調(diào)查，從而根據(jù)調(diào)查結(jié)果找到合適的腐蝕防護(hù)技術(shù)手段，為確保加氫高壓空冷系統(tǒng)的平穩(wěn)安全運(yùn)行奠定良好的基礎(chǔ)。

2 加氫高壓空冷系統(tǒng)腐蝕特征

加氫高壓空冷系統(tǒng)腐蝕問題存在已久，至今在行業(yè)內(nèi)沒有找到很好的解決方法，其主要是由于加氫高壓空冷系統(tǒng)自身所具備的腐蝕特征決定的。

2.1 控制難度大

從客觀上來看，由于設(shè)備的運(yùn)行工況中必然會引入硫酸氫氨溶液，在溶液的長期影響以及氯離子的影響下，很容易出現(xiàn)腐蝕的情況。在注水過程中，還會出現(xiàn)氯化銨結(jié)晶的沖蝕作用。根據(jù)實(shí)際的腐蝕情況分析，空冷器、換熱器選擇的材料不同，使用的工況條件不同，都會影響到腐蝕的結(jié)果。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐情況來看，控制起來難度較大，往往無法實(shí)現(xiàn)全面系統(tǒng)控制。

2.2 腐蝕普遍性強(qiáng)

從腐蝕影響的規(guī)模與范圍上來看，加氫高壓空冷系統(tǒng)的腐蝕具有明顯的普遍性特征。隨著反應(yīng)流出物的溫度降低，在設(shè)備中不可避免的會出現(xiàn)銨鹽的結(jié)晶區(qū)域，由于參數(shù)的調(diào)整較小，所以這個(gè)區(qū)域一般都是相對比較固定的，所以結(jié)晶會不斷的累積。目前國內(nèi)大多數(shù)的加氫高壓空冷系統(tǒng)設(shè)備都選擇了碳鋼材料，在結(jié)晶沖蝕的影響下，碳鋼不可避免的會出現(xiàn)腐蝕，而這種腐蝕主要為沖蝕，所以與溫度關(guān)系較為密切，與系統(tǒng)的壓力卻關(guān)聯(lián)不大。

2.3 泄漏危害性大

加氫高壓空冷系統(tǒng)具有高溫高壓的特征，所以在使用過程中如果出現(xiàn)腐蝕點(diǎn)，一旦壓力過高就會出現(xiàn)泄漏，而泄漏的氣體包括氫氣、碳?xì)浠衔锏纫兹家妆奈镔|(zhì)，遇到明火很容易發(fā)生爆炸事故，引起區(qū)域內(nèi)的經(jīng)濟(jì)損失與人員傷亡。

2.4 制造質(zhì)量參差不齊

實(shí)際上，我國的加氫高壓空冷系統(tǒng)的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)管理不嚴(yán)格，許多設(shè)備都選擇了絲堵結(jié)構(gòu)，這也在很大程度上決定了制造過程中焊接后的檢測是一個(gè)難點(diǎn)。由于必須選擇無損檢測的方式，還需要考慮到材料的內(nèi)部檢測水平以及穩(wěn)定性的問題，所以往往只有制造廠商才具有專業(yè)能力進(jìn)行檢測，所以后期的耐腐蝕性能必須依靠企業(yè)的責(zé)任心與制造水平來進(jìn)行保護(hù)，這顯然不能達(dá)到預(yù)期設(shè)計(jì)的要求。

3 加氫高壓空冷系統(tǒng)腐蝕原因

加氫高壓空冷系統(tǒng)作為較為復(fù)雜的設(shè)備，其工作環(huán)境的特殊性以及生產(chǎn)工藝的困難性都是導(dǎo)致系統(tǒng)腐蝕的原因，主要體現(xiàn)在3 個(gè)方面。

3.1 設(shè)計(jì)問題

在設(shè)計(jì)過程中，許多廠商的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)過低是導(dǎo)致后期加氫高壓空冷系統(tǒng)設(shè)備腐蝕嚴(yán)重的重要原因。許多廠商的設(shè)備原料設(shè)計(jì)要求為硫、氮的含量較低，但是隨著行業(yè)的發(fā)展以及原材料來源的變換，許多情況下原材料的質(zhì)量得不到保障，所以必須采購大量的高硫原材料，但是設(shè)備根據(jù)較低的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的設(shè)計(jì)，其結(jié)果必然是較高的含硫量帶來更大的腐蝕，直接威脅到設(shè)備的正常使用，出現(xiàn)了大面積的腐蝕問題。除此之外，在設(shè)計(jì)中一般考慮到成本的問題，不會設(shè)計(jì)循環(huán)氫脫硫的設(shè)施，這會導(dǎo)致設(shè)備在使用過程中運(yùn)行參數(shù)持續(xù)較高，不利于穩(wěn)定性提升。除此之外，在加工材料發(fā)生變換時(shí)，往往會引發(fā)進(jìn)料量的變換，這個(gè)部分的設(shè)計(jì)提前沒有考慮到，所以設(shè)計(jì)方面的限制就會成為導(dǎo)致后期調(diào)整的主要障礙。在水中的硫氫化銨的濃度提升后，如果依然根據(jù)模擬設(shè)計(jì)的結(jié)果進(jìn)行處理，無法解決掉腐蝕的問題，導(dǎo)致在短時(shí)間內(nèi)就出現(xiàn)大量的腐蝕點(diǎn)。

3.2 改造問題

國內(nèi)許多加氫高壓空冷系統(tǒng)設(shè)備都是在過去的幾十年設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，近些年來真正進(jìn)行升級換代的很少，基本都是在原設(shè)備的基礎(chǔ)上進(jìn)行了適當(dāng)?shù)母脑旌罄^續(xù)生產(chǎn)或者使用，在這樣的條件下，一些設(shè)備功能不匹配的問題就暴露出來。其中，空冷器的流速的設(shè)置過高可能會是導(dǎo)致腐蝕的一個(gè)重要原因。比如說最初的設(shè)計(jì)流速為5.5 m/s，在后期使用中人員對其進(jìn)行了改造，將速度提升到7.5 m/s，那么帶來的沖蝕能量將會成倍增加，必然會帶來更嚴(yán)重的腐蝕結(jié)果。在改造過程中，物流的分配也是影響加氫高壓空冷系統(tǒng)腐蝕的重要因素，盡管從表面上來看，進(jìn)出口的管線應(yīng)該是對稱的，但是一些彎頭部分實(shí)際上是不對稱的，所以在檢修等情況時(shí)可能會導(dǎo)致空冷器的進(jìn)出物料的分配出現(xiàn)問題，如果后期進(jìn)行過大規(guī)模的設(shè)備改造，那么該問題會更加明顯。

3.3 其他問題

企業(yè)對于加氫高壓空冷系統(tǒng)防腐認(rèn)識不到位是導(dǎo)致腐蝕的重要原因。一些企業(yè)為了提升經(jīng)濟(jì)效益，經(jīng)常對風(fēng)冷器進(jìn)行關(guān)停，其結(jié)果就是內(nèi)部的溫度場經(jīng)常處于不穩(wěn)定的狀態(tài)，設(shè)備的分配不均勻從而導(dǎo)致溫度場的不均勻，進(jìn)而導(dǎo)致腐蝕的問題。在空冷器的注水過程中，水沒有經(jīng)過處理，水質(zhì)較差同樣會導(dǎo)致腐蝕。一些企業(yè)采用了除鹽水、脫氧水，這些水很可能達(dá)不到用水標(biāo)準(zhǔn)化要求，是導(dǎo)致腐蝕問題發(fā)生的另外一個(gè)原因。除了這些原因外，原材料中含有的氯離子含量較高、換熱器的堵塞腐蝕以及入口溫度變化等，同樣都會導(dǎo)致設(shè)備的腐蝕。

4 加氫高壓空冷系統(tǒng)腐蝕防護(hù)對策

結(jié)合上面的原因分析結(jié)果來看，加氫高壓空冷系統(tǒng)出現(xiàn)腐蝕的原因十分復(fù)雜、多樣，所以在進(jìn)行防護(hù)時(shí)要針對因素進(jìn)行分析，更要通過建立完善的腐蝕防護(hù)體系來盡可能做到全面、嚴(yán)密的防護(hù)，主要內(nèi)容如下。

4.1 防護(hù)原理

加氫高壓空冷系統(tǒng)出現(xiàn)腐蝕的原因較多，需要掌握各種不同腐蝕的影響因素并采取針對性的防護(hù)手段才能夠確保防腐的有效性。一般來說，管內(nèi)流速是一個(gè)影響腐蝕率的重要因素，這是由于空冷器的內(nèi)部腐蝕十分復(fù)雜，如果逐項(xiàng)進(jìn)行排除分析，往往需要大量的精力，通過控制流速，可以在避免沖蝕影響的情況下來調(diào)整內(nèi)部的溫度等具體環(huán)境，防護(hù)的難度可以得到有效的環(huán)節(jié)。除此之外，流出物系統(tǒng)中的氯含量控制也是一個(gè)主要的任務(wù)，一般來說主要通過補(bǔ)充氫或者控制原材料等方式來進(jìn)行氯離子的控制，根據(jù)這個(gè)思路挑選防護(hù)途徑能夠有效實(shí)現(xiàn)防腐。

4.2 防護(hù)目標(biāo)

結(jié)合加氫高壓空冷系統(tǒng)的腐蝕現(xiàn)狀來看，大多數(shù)都與劣質(zhì)的原材料具有密切的關(guān)系，所以首先要解決的問題就是原材料質(zhì)量的問題。通過提升原材料的質(zhì)量，根據(jù)實(shí)際的計(jì)劃與裝置的設(shè)計(jì)要求來進(jìn)行篩選，以此來確保設(shè)備的穩(wěn)定性；其次，盡管通過控制硫氫化銨的含量以及調(diào)整流速等方式能夠在一定程度上抑制腐蝕，但是腐蝕依然會發(fā)生，而且還會受到其他因素的影響，在裝置的改造過程中，如果設(shè)計(jì)的流程規(guī)范化程度不高，可能會導(dǎo)致操作參數(shù)的范圍較小，這也給企業(yè)提出了規(guī)范化管理，提升管理科學(xué)水平的任務(wù)；再次材料的劣質(zhì)化是導(dǎo)致腐蝕的重要因素，必須通過選擇合適的防腐材料來避免腐蝕，盡管某些合金面對氯離子具有不錯的防腐蝕性能，但是對于其他類型的離子的耐腐蝕效果可能就達(dá)不到預(yù)期，所以需要綜合考慮不同類型的腐蝕因素條件，再做出科學(xué)的選擇；最后，需要高度重視注水的控制，在維持足夠水量的情況下，吸收水點(diǎn)氣相的氯化氫，避免出現(xiàn)大量的剩余水量，這樣就可以確保銨鹽能夠得到稀釋。

4.3 防護(hù)策略

防護(hù)策略的選擇對于提升腐蝕耐性，提升加氫高壓空冷系統(tǒng)的穩(wěn)定性具有重要的意義。根據(jù)實(shí)際的防護(hù)需要來看，主要的防護(hù)模式包括工藝防護(hù)與材料防護(hù)兩種情況。

4.3.1 工藝防護(hù)

在工藝上，需要在設(shè)計(jì)中確保工藝、設(shè)備能夠緊密結(jié)合，在進(jìn)行工藝方案的確定時(shí)，需要考慮到設(shè)備的腐蝕與安全問題，在考慮到催化劑的性能變化、操作條件的情況下，還需要選擇原則基礎(chǔ)范圍內(nèi)的其他內(nèi)容進(jìn)行綜合考慮。在進(jìn)行注水設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮到剩余足夠的水量，高分子的銨鹽的含量等?？梢圆捎靡恍┢渌姆椒ǎ且_保方法的科學(xué)性。在注水量方面進(jìn)行操作時(shí)，需要考慮到足夠的剩余水量，如果可能的話，可以提升注水量，這樣就可以確保水的整體品質(zhì)。

4.3.2 材料防護(hù)

材料的選擇與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是加氫高壓空冷系統(tǒng)防腐的另外一個(gè)側(cè)重點(diǎn)。在進(jìn)行空冷器的材料選擇時(shí)，一般需要根據(jù)腐蝕環(huán)境來在碳鋼和825 之間進(jìn)行選擇。不過，由于兩者之間的價(jià)格差異巨大，所以難免會在很多情況下選擇碳鋼來代替部分825 材料，具體的實(shí)施過程中需要一定的材料選擇細(xì)則來進(jìn)行優(yōu)化。比如說根據(jù)實(shí)際的使用經(jīng)驗(yàn)來看，采用U 形管的結(jié)構(gòu)并不太合適，應(yīng)該利用絲堵的模式來進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)碳鋼的高壓空冷管以及入口的部分需要設(shè)置套管，通過設(shè)置套管的方式來提升系統(tǒng)的耐腐蝕性能。在生產(chǎn)制造的環(huán)節(jié)，則需要利用自動焊的處理方式進(jìn)行處理，盡可能采用柔性脹的脹接方法，同時(shí)添加適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度處理模型，加強(qiáng)高壓空冷器的監(jiān)督檢查，建議制定完善的下料到制造的管理辦法，對整個(gè)過程進(jìn)行精度控制與全程監(jiān)督，從而有效提升材料的使用效果，確保制造水平。

5 總結(jié)

加氫高壓空冷系統(tǒng)具有綜合性強(qiáng)、工況復(fù)雜且腐蝕因素多樣的特征，所以在腐蝕防護(hù)過程中需要考慮到多種不同的因素與影響，對于整個(gè)設(shè)備的設(shè)計(jì)、制造、操作以及檢測等環(huán)節(jié)都需要進(jìn)行技術(shù)審核與過程優(yōu)化。結(jié)合國家相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)規(guī)范以及設(shè)備實(shí)際使用過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行腐蝕控制，工程方面需要結(jié)合規(guī)范化的設(shè)計(jì)要求，通過企業(yè)加氫高壓空冷系統(tǒng)腐蝕調(diào)查報(bào)告進(jìn)行腐蝕優(yōu)化，以此來確保防腐處理工作的針對性，更好的完成防腐處理任務(wù)。