汽油加氫裝置水冷器泄漏原因分析及對策

孟祥武，胡寶林，李景濤

（1.中國石油吉林石化煉油廠，吉林吉林 132021；2.中國石油吉林石化建修公司，吉林吉林 132021）

0 前言

中國石油吉林石化公司煉油廠汽油加氫裝置中，E-8203水冷器主要作用是冷卻加氫脫硫反應產物。冷水器的運行參數(shù)：操作壓力1.53 MPa，操作溫度55℃，管程介質為循環(huán)水，殼程介質為氫氣和汽油的混合物，型式為U形管式換熱器，管束規(guī)格Φ1500×6655 mm，管板材料16Mn，管束材料10#鋼，管束規(guī)格19×2 mm，共計962根換熱管。管束采用防腐蝕涂料噴涂。自2012年10月汽油加氫裝置開車以來，該冷水器連續(xù)使用3 a，管束多次發(fā)生泄漏問題。

1 汽油加氫E-8203加氫脫硫水冷器泄漏情況

2015年12月29日，對冷水器開始檢修，12月30日16：00檢修完正式投用。共計處理漏點7處，其中2處管束泄漏量較大，1處管束焊口處微漏用楔子脹死，另外4處泄漏量微小進行楔子堵漏處理。

2 原因分析

2.1 生物黏泥腐蝕

本次水冷器檢修時正值冬季，為防止管束凍壞，拆開封頭后對管束內不積水用氮氣逐個清掃時，有20多個管束堵塞，氮氣無法吹開。拆下水冷器封頭后管板上還是存在積垢情況（圖1、圖2）。用氮氣吹掃時，吹出大量黃色泥湯樣沉積物，干后形成黃泥形狀物質，這說明冷水器中存在大量生物黏泥。

微生物黏泥是指由于水中溶解的營養(yǎng)源而引起細菌、絲狀菌(霉菌)、藻類等微生物群的繁殖，并與泥沙無機物和塵土等混合，形成附著或堆積的軟泥性沉積物。日常運行中，如果不及時反沖冷水器，流速慢的高濁度水流經(jīng)管道時會導致黏泥沉積，而泄漏的介質，如硫化氫、油等，為微生物提供了營養(yǎng)源，導致黏泥量增加。微生物黏泥不僅會降低換熱器和冷卻塔的作用，惡化水質，而且會加速設備腐蝕，降低藥劑的緩蝕阻垢作用和殺菌效果，使設備不能長周期運轉，影響生產，從而造成經(jīng)濟損失。

圖1 水冷器管板表面積垢

圖2 水冷器封頭內部情況

2.2 循環(huán)水壓力問題

水冷器位于汽油加氫裝置高框架三層平臺，距地面15 m。裝置循環(huán)水壓力約0.3 MPa（煉油廠循環(huán)水壓力規(guī)定≥0.4 MPa），到水冷器后循環(huán)水壓力在0.2 MPa左右，壓力偏低導致循環(huán)水流速緩慢，在此處積累大量沉積物，長期積累造成垢下腐蝕。

2.3 換熱器防腐蝕涂料施工質量問題

在熱器管束噴涂時，如果施工質量不達標，如漆膜有針孔、龜裂、鼓泡和脫落等，則金屬會形成小陰極—大陽極的腐蝕電池，成為管束腐蝕的隱患。另外，在安裝、生產中或溫差變化較大時，難免漆膜破壞。在本次檢修中，管束發(fā)生腐蝕而管板和管束焊口處腐蝕較輕，說明涂料噴涂過程中質量不達標。

3 解決水冷器管束腐蝕的措施

3.1 采用硅醛涂層防腐技術

硅醛涂層防腐技術是針對換熱器腐蝕所研制的專用防腐涂層技術,是一種“多涂層結構”硅鍵酚醛涂層，有附著力高、耐熱、耐油、耐水、耐化學品腐蝕、抗磨、導熱性能好等優(yōu)點。適用于300℃及以下高溫介質（油氣）、污水、海水、含硫含氯介質、醋酸、甲醇等復雜介質的工藝側及空氣冷卻的換熱器冷卻管的防腐蝕。

3.2 提高循環(huán)水壓力

在汽油加氫車間附近的第四循環(huán)水場加裝新的循環(huán)水泵，提高了冷水器管束入口的壓力和流量。

3.3 提高水冷器噴涂質量

涂料施工分化學除油、除銹、清水沖洗、鈍化、高壓風吹掃、噴砂、涂漆、養(yǎng)護8步。嚴格保證施工中關鍵節(jié)點質量，在表面處理等工序嚴格執(zhí)行GB 6807—1986《鋼鐵工件涂漆前磷化處理技術條件》以及HG/T 2387—1992《工業(yè)設備化學清洗質量標準》質量標準相關內容；表面噴砂除銹應達到GB 8923—2011《涂裝前鋼材表面銹蝕等級和除銹等級》中Sa2.5級。最后涂漆采用淋涂，灌涂、淋涂 6遍（或一次成膜）達到設計厚度以上。

3.4 增加管束陽極保護棒

在循環(huán)水溫度相同、陽極量相同比例下，假定涂層破損一定比例的情況下，犧牲陽極陰極保護也能很好的覆蓋管束表面。這說明，犧牲陽極陰極保護可以彌補涂層局部破損導致防腐保護失效的不足，消除腐蝕“熱點”，最終達到涂層和犧牲陽極保護聯(lián)合防腐優(yōu)勢互補的效果。

傳統(tǒng)方法不能保證全部管束受到有效陰極保護，主要原因是陽極棒的計算量存在很大問題：循環(huán)水中犧牲陽極電流分散能力有限，同時狹窄的管束間距會制約犧牲陽極靜電場分布，因此陰極保護電位衰減很快，較少的陽極量無法保證管束全部表面陰極保護電位達標。

通過計算機仿真計算，不僅可以確保水冷器殼程的所有部位都能獲得有效的陰極保護，并確定合適的陽極需求量；而且可以計算比較不同陽極安裝位置對陰極保護電位的影響。最終獲得優(yōu)化的陰極保護設計方案，兼顧解決經(jīng)濟可行的陽極安裝量和管束表面陰極保護全部達標的難點。

3.5 加強循環(huán)水車間的管理

（1）首先采取交替投加非氧化性殺菌劑控制系統(tǒng)菌數(shù)，反復操作2次，目的是抑制冷卻塔塔壁青苔和活性生物，為黏泥剝離做準備。

（2）在生物黏泥剝離前，調節(jié)系統(tǒng)的水量平衡，控制系統(tǒng)運行的濃縮倍數(shù)，然后關閉系統(tǒng)排污閥，盡可能少補水。向系統(tǒng)中投加過氧化氫100 mg/L，以對黏泥進行有效控制與剝離。

（3）運行一段時間后向系統(tǒng)中投加大劑量黏泥剝離劑，可以選用聚季銨鹽藥劑。

（4）持續(xù)監(jiān)控生物黏泥腐蝕中硫酸鹽還原菌、硫氧化菌、腐生菌指標，將其控制在合理指標范圍內。

通過以上5點措施，該冷水器的運行效率和防腐蝕狀況得到明顯改善。