陳約瑟

(中國石油化工股份有限公司鎮(zhèn)海煉化分公司，浙江 寧波 315207)

1 常壓塔頂換熱器基本情況

某公司目前共有4套常減壓蒸餾裝置，其中1號和2號常減壓蒸餾裝置處理量分別為8 Mt/a和6 Mt/a，其常壓塔頂換熱器基本信息見表1。1號常減壓蒸餾裝置常頂系統(tǒng)共有5臺換熱器，其中2臺(E101/1-2)為板式換熱器，于2008年裝置改造時投用；1臺(E101/3)為繞管式換熱器，于2015年1月投用；還有2臺(E101/4-5)為U型管式換熱器。2號常減壓蒸餾裝置常頂系統(tǒng)共有4臺固定管板式換熱器，其中1臺(E202/1)于2007年7月投用，其余3臺(E202/2-4)原為U型管式換熱器，后于2014年裝置停工大修時改造為固定管板式換熱器。

表1 常壓塔頂換熱器基本信息

2 腐蝕泄漏及檢修情況

1號常減壓蒸餾裝置常壓塔頂板式換熱器E101/1-2自2008年開始投用，已經(jīng)運(yùn)行7 a時間，共檢修兩次。2012年第一次檢修時發(fā)現(xiàn)換熱器因連多硫酸腐蝕而發(fā)生內(nèi)漏，當(dāng)時對換熱板進(jìn)行封堵處理。2014年12月第二次檢修時發(fā)現(xiàn)E101/2出現(xiàn)內(nèi)漏，在靠近油氣側(cè)的固定壓緊板表面存在多處點(diǎn)蝕坑及裂紋，其腐蝕形貌見圖1，254SMO換熱板片也腐蝕較重，為典型的鹽酸腐蝕，如圖2所示，檢修期間對裂紋進(jìn)行貼板補(bǔ)焊處理，并將全部板片材質(zhì)由254SMO更換為鈦材。雖然1號常減壓蒸餾裝置常壓塔頂板式換熱器總體檢修次數(shù)較少，但是當(dāng)其出現(xiàn)內(nèi)漏時，其檢修過程要比普通管殼式換熱器復(fù)雜得多。由于其結(jié)構(gòu)特殊，檢修難度較大，無法直接進(jìn)行現(xiàn)場封堵作業(yè)，需返回制造廠進(jìn)行檢修，檢修周期較長。

圖1 固定壓緊板腐蝕形貌

圖2 換熱板片腐蝕形貌

2號常減壓蒸餾裝置碳鋼襯鈦固定管板式換熱器E202/1自2007年7月開始投用，已經(jīng)運(yùn)行8 a時間，共檢修兩次，總體運(yùn)行情況較好。2007年9月第一次檢修時發(fā)現(xiàn)在靠近油氣入口端約700 mm處的一根換熱管存在一個砂眼，直徑約為2 mm，分析認(rèn)為換熱器本身存在質(zhì)量問題，對其進(jìn)行堵漏處理。2013年12月第二次檢修時發(fā)現(xiàn)管板表面整體較為光潔，只有兩個緊固螺栓尾部有滲漏，具體情況見圖3。檢修查漏時發(fā)現(xiàn)1根換熱管存在泄漏，將其抽出后進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)其表面較為光潔，但存在一處明顯的腐蝕穿孔部位，如圖4所示。刨開該換熱管進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)襯鈦管內(nèi)壁蝕坑較多，且部分蝕坑已貫穿整個鈦管，碳鋼基管相應(yīng)部位也出現(xiàn)蝕坑，襯鈦管和基管內(nèi)部腐蝕形貌見圖5。

圖3 管板腐蝕情況

圖4 換熱管腐蝕穿孔情況

圖5 襯鈦管和基管內(nèi)部腐蝕形貌

常壓塔頂換熱器E101/3-5及E202/2-4的檢修情況見表2。在常頂系統(tǒng)中，碳鋼管束的使用壽命一般為2 a，超過2 a后繼續(xù)使用就會出現(xiàn)頻繁的內(nèi)漏。與不銹鋼板式換熱器、碳鋼襯鈦固定管板式換熱器相比，雖然碳鋼材質(zhì)的U型管式換熱器使用壽命較短，但是其價格卻只是前者的1/8，且在服役期間其運(yùn)行狀態(tài)比較穩(wěn)定，維修也比較簡單。因此，若單純從設(shè)備經(jīng)濟(jì)性考慮，碳鋼材質(zhì)的U型管式換熱器的性價比較高，只要定期更換管束，可以在服役期間確保設(shè)備運(yùn)行的可靠性。

表2 常壓塔頂部分換熱器檢修情況

從常壓塔頂換熱器的腐蝕泄漏及檢修情況可知，若單純從設(shè)備的長周期平穩(wěn)運(yùn)行考慮，碳鋼襯鈦固定管板式換熱器檢修率低，維修簡單，使用效果最好，使用壽命最長；不銹鋼板式換熱器使用壽命次之；碳鋼材質(zhì)的U型管式換熱器使用壽命最短。但不管常壓塔頂換熱器材質(zhì)是碳鋼還是不銹鋼，甚至更高等級的鈦材，換熱器連續(xù)運(yùn)行數(shù)年后，均出現(xiàn)比較嚴(yán)重的內(nèi)部缺陷，運(yùn)行可靠性嚴(yán)重下降。因此，針對常壓塔頂換熱器的腐蝕防護(hù)，應(yīng)以工藝防腐為主，材料防腐為輔，并同時加強(qiáng)在線監(jiān)控,以減緩設(shè)備腐蝕，確保裝置長周期穩(wěn)定運(yùn)行。

3 防護(hù)措施

3.1 優(yōu)化電脫鹽操作

優(yōu)化電脫鹽操作是常減壓蒸餾裝置腐蝕控制的根本手段。采用先進(jìn)的電脫鹽配套設(shè)備，如新型極板結(jié)構(gòu)、微差壓電容式油水界面控制系統(tǒng)、球形混合閥、靜態(tài)混合器和新型防爆阻抗變壓器等[1-2]。適當(dāng)加大電脫鹽罐直徑，優(yōu)化極板結(jié)構(gòu)，同時要特別考慮電場強(qiáng)度和原油破乳劑等影響因素以提高脫水脫鹽效果，從根本上減輕后續(xù)設(shè)備的腐蝕。

3.2 優(yōu)化工藝防腐注劑措施

1號和2號常減壓蒸餾裝置現(xiàn)通過計量泵將緩蝕劑注入到塔頂注氨線上，因冬季氣溫較低，助劑黏度較大，容易出現(xiàn)計量泵不上量的情況，這對防腐蝕效果有一定的影響。針對這種情況，當(dāng)氣溫較低時，可在計量泵的進(jìn)出口管線及單向閥處加蒸汽伴熱線，有助于提高注劑效果。另外，在調(diào)節(jié)常頂系統(tǒng)pH值時，建議采用全注有機(jī)胺的方式，或者適當(dāng)提高有機(jī)胺在中和劑中的占比[3]。

3.3 加強(qiáng)裝置開停工時的設(shè)備防護(hù)

2012年在裝置停工大修時發(fā)現(xiàn)常壓塔頂板式換熱器E101/1-2存在連多硫酸應(yīng)力腐蝕裂紋。由于奧氏體不銹鋼對連多硫酸應(yīng)力腐蝕開裂的敏感性，若常壓塔頂換熱器材質(zhì)涉及奧氏體不銹鋼，在停工檢修時應(yīng)重視吹掃鈍化工作，采用弱堿溶液清洗換熱設(shè)備，以防止設(shè)備發(fā)生連多硫酸應(yīng)力腐蝕開裂。

3.4 加強(qiáng)常頂系統(tǒng)的腐蝕監(jiān)控

最能反映常頂系統(tǒng)腐蝕狀況的三個數(shù)據(jù)分別是該區(qū)域的pH值、氯離子及鐵離子含量。但是目前1號和2號常減壓蒸餾裝置均通過對常頂回流罐污水進(jìn)行定期采樣分析而得到這三個數(shù)據(jù)，導(dǎo)致數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和即時性大大降低。因此，在這種情況下，腐蝕在線監(jiān)測系統(tǒng)作為一種腐蝕狀況的實(shí)時監(jiān)控手段，顯得尤為重要。由于1號和2號常減壓蒸餾裝置換油頻繁，不同原油的性質(zhì)差別較大，對裝置的腐蝕性也不相同，通過監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)及時預(yù)警，優(yōu)化工藝防腐措施，可以降低事故發(fā)生概率。

4 結(jié) 語

在生產(chǎn)過程中，常頂系統(tǒng)換熱器的腐蝕問題不可避免，需要優(yōu)化電脫鹽操作和工藝防腐注劑措施，加強(qiáng)裝置開停工時的設(shè)備防護(hù)和常頂系統(tǒng)的腐蝕監(jiān)控。另外，煉廠管理人員和技術(shù)人員在實(shí)踐中還需要不斷摸索總結(jié)，積累防腐經(jīng)驗(yàn)，將腐蝕降到最低程度，確保裝置長周期穩(wěn)定運(yùn)行。