煉油廠循環(huán)水腐蝕控制與設(shè)備防護(hù)對(duì)策研究

梁小偉

摘 要：如果循環(huán)水腐蝕速率控制不好，由于系統(tǒng)腐蝕造成設(shè)備或管道的泄漏， 將直接會(huì)導(dǎo)致煉油廠全部停工，嚴(yán)重影響煉油廠的生產(chǎn)安全及經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：金屬腐蝕；腐蝕速率；黏附速率

1 概述

中石油寧夏石化公司通過煉油裝置改擴(kuò)建工程，原油加工能力從150萬噸/年上升至500萬噸/年，催化裂化加工能力從60萬/年提高到260萬噸/年。隨著煉油裝置加工量的提高，煉油廠循環(huán)水的使用量也從6000m3/h提高到16000m3/h。眾所周知，采用循環(huán)冷卻水是工業(yè)節(jié)約水資源的重要途徑，高濃縮倍數(shù)運(yùn)行的循環(huán)水，不但滿足生產(chǎn)要求節(jié)約用水，而且還可以減少對(duì)環(huán)境的污染，對(duì)循環(huán)水腐蝕速率的控制好與壞，將直接影響循環(huán)水中換熱器設(shè)備、循環(huán)水管線、涼水塔等的使用壽命，研究循環(huán)水腐蝕設(shè)備機(jī)理，研究如何控制好腐蝕速率，如何選擇防腐材料、防腐隔離層，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，對(duì)搞好煉廠循環(huán)水設(shè)備的腐蝕與防護(hù)工作具有很重要的意義。

2 煉油廠循環(huán)水腐蝕機(jī)理

循環(huán)水系統(tǒng)是煉油廠的重要系統(tǒng)之一，對(duì)循環(huán)水腐蝕速率控制不好，由于系統(tǒng)腐蝕造成設(shè)備或管道的泄漏，將直接會(huì)導(dǎo)致煉油廠全部停工，嚴(yán)重影響煉油廠的生產(chǎn)安全及經(jīng)濟(jì)效益。

循環(huán)水對(duì)設(shè)備的腐蝕主要是指鋼鐵材料與水的金屬腐蝕，金屬腐蝕是一個(gè)電化學(xué)過程。

水是極性分子，溶解能力很強(qiáng)。水中的陽(yáng)離子有K+、、 Na+、Mg2+、Ca2+等，陰離子有Cl--、SO42--、HCO3--、CO32--等，水中的溶解氣體有O2、CO2等，同時(shí)還含有有機(jī)微生物、有機(jī)油脂、懸浮顆粒泥沙膠體等。

由于種種原因，鋼鐵的金屬表面并不是均勻的，當(dāng)它與水接觸時(shí)，會(huì)形成許多微小的腐蝕電池（微電池）。其中活潑的部位則成為陽(yáng)極，腐蝕學(xué)上把它稱為陽(yáng)極區(qū)；其中不活波的部位則成為陰極，腐蝕學(xué)上把它稱為陰極區(qū)；

陽(yáng)極反應(yīng)：Fe→Fe2++2e 陰極反應(yīng)：1/2O2+H2O+2e→2OH-

沉淀反應(yīng)：Fe2++2OH-→Fe（OH）2 總反應(yīng)：Fe+1/2O2+H2O→Fe（OH）2

水中的陽(yáng)離子還會(huì)與OH-離子產(chǎn)生其它的副反應(yīng)：

Ca2++2OH-→Ca（OH）2

Ca（OH）2+Ca（HCO3）2→2CaCO3+2H2O

Ca（OH）2+Mg（HCO3）→CaCO3↓+MgCO3+2H2O

Mg2++2OH-→Mg（OH）2

MgCO3+Ca（OH）2→CaCO3+Mg（OH）2

煉油廠循環(huán)水中金屬腐蝕加入各試劑的目的：

使用緩蝕劑的目的是對(duì)金屬進(jìn)行鈍化，在金屬表面形成耐腐蝕層，隔斷與水的接觸，從而達(dá)到減緩水對(duì)金屬腐蝕的目的。

水垢是水中的溶解鹽類結(jié)晶析出沉積在金屬表面的物質(zhì)，隨著循環(huán)水溫度升高和PH值升高，將導(dǎo)致鹽類溶解度下降，水垢成垢量增加。水垢增加將阻礙熱交換器的熱傳導(dǎo)效率，降低水流量，嚴(yán)重時(shí)將堵塞管路或換熱器，不但增加垢下腐蝕，而且增加能耗和維修費(fèi)用，因此必須在水中加入阻垢劑。

污泥和生物粘泥是水中的懸浮物塵粒，由微生物殘骸、油等沉積而成，容易為結(jié)垢提供晶核堵塞管路或?yàn)橛晌⑸锍砷L(zhǎng)提供條件。可用加入分散劑、旁濾或在線過濾等方法減少污泥和生物粘泥。

循環(huán)水中微生物主要有細(xì)菌、真菌、藻類。循環(huán)水中細(xì)菌主要有異養(yǎng)菌、自養(yǎng)菌、霉菌、酵母菌等。即以有機(jī)物為食物來源的細(xì)菌都稱為異養(yǎng)菌，自養(yǎng)菌是以二氧化碳，碳酸鹽作為食物來源的細(xì)菌。霉菌、酵母菌是不能進(jìn)行光合作用的真核生物。真菌對(duì)金屬并沒有直接的腐蝕性，但它產(chǎn)生的粘狀沉積物會(huì)在金屬表面建立差異腐蝕電池而引起金屬的腐蝕，并且粘狀沉積物覆蓋在金屬表面，加快金屬的點(diǎn)腐蝕而形成銹垢。死亡的藻類會(huì)變成循環(huán)水系統(tǒng)中懸浮物和沉積物。在換熱器中，惡性循環(huán)，為細(xì)菌和霉菌提供食物。在新鮮水中，一般來說細(xì)菌和藻類都較少，但在循環(huán)冷卻水中，由于養(yǎng)分的濃縮，水溫的升高和陽(yáng)光的照射，給細(xì)菌和藻類創(chuàng)造了迅速繁殖的條件。藻類形成的團(tuán)塊容易堵塞換熱器中的管路，降低循環(huán)水的流量，從而降低換熱器的換熱效果。因此，必須要控制微生物生長(zhǎng)，破壞微生物的生存環(huán)境，合理使用氧化性殺菌劑和非氧化性殺菌劑。

3 煉油廠循環(huán)水腐蝕速率的控制

循環(huán)冷卻水中影響管內(nèi)壁面腐蝕的因素主要有水流的流速、溶解氧、二氧化碳、氯離子、硫酸根離子、硬度、電導(dǎo)率、pH值、溫度等。影響管外壁面腐蝕的因素有濕度、pH值和導(dǎo)電性能。通過對(duì)煉油廠一循循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行長(zhǎng)期調(diào)研和摸索，研究確定出煉油廠循環(huán)水系統(tǒng)的三個(gè)主要腐蝕影響因素是氯離子、PH值和鈣離子， 它們的波動(dòng)范圍分別是：氯離子為500mg/L以下、PH值為7.5～8.5、鈣離子為200ppm以下。

4 煉油廠循環(huán)水設(shè)備防護(hù)

①剛建好的煉油新系統(tǒng)由于沒有經(jīng)過運(yùn)行，設(shè)備內(nèi)部一般比較干凈，因此必須對(duì)循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)膜處理，通過掛片實(shí)驗(yàn)表明，未預(yù)膜的試片的腐蝕速度至少是預(yù)膜試片的2～5倍，在金屬表面形成一層完整而耐蝕的保護(hù)膜，是循環(huán)水系統(tǒng)正常運(yùn)行的一個(gè)重要步驟。

②定期根據(jù)實(shí)際情況對(duì)在線 冷卻循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行化學(xué)清洗，殺菌滅藻、粘泥剝離，酸洗除垢、中和排污，重新預(yù)膜，直到轉(zhuǎn)入正常的循環(huán)水處理。

③換熱器是煉油裝置與循環(huán)水有關(guān)的關(guān)鍵設(shè)備之一，合理選用換熱設(shè)備管束材料和厚度，將會(huì)減少腐蝕，延長(zhǎng)換熱設(shè)備使用壽命。

④對(duì)換熱器管束內(nèi)壁刷涂料進(jìn)行防腐。如涂料成份為環(huán)氧與氨基樹脂的合成物，該材料屬熱固化型由高分子組成。在耐弱酸強(qiáng)堿及水中氧化劑腐蝕特別好。防腐后的管束可以在殼程入口溫度小于160℃使用，基本解決了管束內(nèi)壁金屬表面腐蝕問題。

⑤由于水相換熱器中腐蝕介質(zhì)中多為堿性介質(zhì)，將化學(xué)鍍鎳技術(shù)應(yīng)用于換熱器管束，由于化學(xué)鍍鎳的優(yōu)異耐堿腐蝕性，不但使使用壽命顯著提高，而且還能抗水中硫介質(zhì)延緩冷卻水的結(jié)垢速度。

⑥在檢修換熱器管束時(shí)，用高壓水射流技術(shù)對(duì)管束內(nèi)壁進(jìn)行清洗銹垢層，該技術(shù)清洗能力強(qiáng)，屬于機(jī)械清洗方法之一。

⑦如煉油廠二循的風(fēng)機(jī)葉扇原先采用普通碳鋼和防腐漆，因循環(huán)水藥劑中含有酸性和堿性等氣體，且使用環(huán)境濕度太高，使用壽命僅有4個(gè)月左右（發(fā)生脫漆和氧化腐蝕斷裂）。改為橡膠或玻璃鋼襯層防腐后，使用壽命延至兩年左右，保證了安全生產(chǎn)，又節(jié)約了資金。

⑧寧夏石化煉油廠地下循環(huán)水管線，因?yàn)檠h(huán)水水壓較高，非金屬管強(qiáng)度不夠，一般是采用碳鋼管外加氧化煤瀝青作為防腐隔離層。

5 結(jié)束語

“他山之石，可以攻玉”。根據(jù)各個(gè)煉油廠循環(huán)水設(shè)備的腐蝕及結(jié)垢情況不同，應(yīng)該采用“因地制宜、區(qū)別情況、對(duì)癥下藥”的治病方法。但是煉油廠循環(huán)水設(shè)備的腐蝕機(jī)理和處理方法都大同小異。具體采用什么方法，這就需要我們?cè)趯?shí)際工作中不斷地去研究、試驗(yàn)，不斷地總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，把循環(huán)水設(shè)備的腐蝕損失降低到最低程度。

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