蒸汽冷凝液中氯離子含量高的排查與治理

翟建偉，劉 平

（海洋石油富島股份有限公司，海南東方 572600）

不銹鋼按組織狀態(tài)分為馬氏體鋼、鐵素體鋼、奧氏體鋼，因為鋼中鉻原子數(shù)量大于12.5%，鋼中單相組織高可使鋼的電極電位發(fā)生突變，由負電位升到正電位，阻止電化學(xué)腐蝕，耐腐蝕性能好。不銹鋼在氯離子含量大于25×10-6環(huán)境下，就會發(fā)生應(yīng)力腐蝕、孔蝕、晶間腐蝕。高濃度氯離子含量環(huán)境下，不銹鋼在含有氧的氯離子的腐蝕介質(zhì)環(huán)境產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕，應(yīng)力腐蝕失效率所占比高達45%左右。隨著溶液中Cl-濃度的增加，不銹鋼鈍化區(qū)的寬度變窄，鈍化膜的破裂電位變負，說明Cl-濃度對拉應(yīng)力狀態(tài)下不銹鋼的腐蝕產(chǎn)生了顯著的影響。氯離子含量較高的條件下，不銹鋼的抗點蝕、縫隙腐蝕、應(yīng)力腐蝕及腐蝕疲勞性能降低，容易發(fā)生晶間應(yīng)力腐蝕和點蝕，進而發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂。對于奧氏體不銹鋼在氯離子環(huán)境下的腐蝕，含量要小于25×10-6，否則就會發(fā)生應(yīng)力腐蝕、孔蝕、晶間腐蝕。但是在生產(chǎn)應(yīng)用中，不能完全避免有氯離子含量的情況下再使用奧氏體不銹鋼，因此控制蒸汽冷凝液中氯離子含量可降低不銹鋼的腐蝕，延長設(shè)備使用壽命。

1 富島2700t/d尿素裝置蒸汽冷凝中氯離子現(xiàn)狀

尿素裝置蒸汽使用合成氨裝置送來的4.5MPa 高壓蒸汽先進入二氧化碳壓縮機透平做功，抽出蒸汽供汽提塔使用，冷凝液進入中壓汽包閃蒸成中壓蒸汽，中壓汽包中的冷凝液進入低壓汽包，閃蒸成低壓蒸汽。冷凝液系統(tǒng)分為中壓蒸汽冷凝液和低壓蒸汽冷凝液，最終都在冷凝液總管匯合，進入蒸汽冷凝液槽303F 中，氣相進入閃蒸蒸汽冷凝器318C 冷凝，冷凝液回到303F 中，318C 未冷凝的氣相直接放入大氣。303F 冷凝液槽為常壓儲槽頂部帶有水封，通過冷凝液泵317J/A 升壓后送往尿素各系統(tǒng)做沖洗水使用，部分送公用工程回收處理。

正常情況蒸汽系統(tǒng)不含氯離子，但實際使用過程發(fā)現(xiàn)，蒸汽冷凝液樣品分析中含有少量氯離子。每月對蒸汽冷凝液系統(tǒng)各取樣點分析一次，2016年至2017年低壓蒸汽冷凝液泵321J/A 取樣平均值達到0.15mg/L（如圖1），因此需要降低或消除蒸汽冷凝液系統(tǒng)中氯離子含量，防止氯離子在尿素不銹鋼高壓設(shè)備長時間積累形成腐蝕。

圖1 低壓蒸汽冷凝液（321J/A）分析統(tǒng)計表

2 氯離子含量高原因分析與查找

1）合成蒸汽系統(tǒng)帶入，造成尿素蒸汽冷凝液系統(tǒng)中氯離子含量升高。因尿素使用的高壓蒸汽108t/h 全部來自合成裝置，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)泄漏或使用中蒸汽系統(tǒng)添加藥劑不當(dāng)，造成蒸汽系統(tǒng)受污染氯離子含量升高，尿素蒸汽冷凝液系統(tǒng)氯離子含量相應(yīng)升高。因每月對蒸汽冷凝液系統(tǒng)各取樣點分析，對比高壓蒸汽飽和器分析結(jié)果（如圖2），大部分都未檢測出氯離子，少數(shù)上漲未發(fā)現(xiàn)異常升高現(xiàn)象，排除合成蒸汽帶入氯離子原因。

圖2 高壓蒸汽冷凝液分析統(tǒng)計表

2）外部水進入蒸汽冷凝液槽303F，導(dǎo)致尿素蒸汽冷凝液系統(tǒng)中氯離子含量升高。正常生產(chǎn)蒸汽冷凝液通過317J 將303F 中蒸汽冷凝液送入裝置各沖洗水點，泵出口壓力均高于用戶壓力，工藝介質(zhì)和外部水不能進入蒸汽冷凝液管線和工藝中，即使工藝介質(zhì)倒入蒸汽冷凝液系統(tǒng)，在線電導(dǎo)會立即上漲，不應(yīng)為氯離子含量上漲。蒸汽冷凝液槽303F 為常壓儲槽，外部介質(zhì)能夠進入303F 中，經(jīng)排查頂部水封蓋處在下雨或臺風(fēng)季，雨水可以通過水封蓋處進入303F 內(nèi)部，使氯離子含量升高，這種情況次數(shù)很少，能進入的量更少，雖會影響但不是主要原因。

3）閃蒸蒸汽冷凝液器318C 泄漏或過度冷凝，會造成冷凝液系統(tǒng)氯離子含量升高。2006年檢修發(fā)現(xiàn)閃蒸蒸汽冷凝液器列管腐蝕破裂，循環(huán)水進入蒸汽冷凝液系統(tǒng)。2007年設(shè)備整體換新更換為不銹鋼設(shè)備，2017 年檢修檢查設(shè)備完好無泄漏現(xiàn)象。循環(huán)水溫度低冷凝效果好時，閃蒸蒸汽冷凝液器318C 內(nèi)部形成負壓，排氣管線將大量空氣吸入到設(shè)備內(nèi)，因沿?？諝鉁囟群望}分含量高，會造成蒸汽冷凝液系統(tǒng)氯離子含量升高。

4）高調(diào)壓調(diào)溫水換熱器319C 內(nèi)漏，影響蒸汽冷凝液系統(tǒng)氯離子含量。中壓蒸汽作為高壓調(diào)溫水補水與高調(diào)水管線聯(lián)通，高調(diào)水溫度由319C 循環(huán)水換熱器帶走，正常生產(chǎn)高調(diào)水壓力為1.1MPa，比循環(huán)水壓力高，319C 換熱器板片泄漏時，高調(diào)水能進入循環(huán)水中而循環(huán)水不能進入高調(diào)水中。系統(tǒng)停車時高調(diào)水泵停運，高調(diào)水壓力會出現(xiàn)比循環(huán)水低，此時循環(huán)水會進入高調(diào)水系統(tǒng)，循環(huán)水中氯離子會造成蒸汽冷凝液系統(tǒng)污染。

5）低壓汽包冷凝液循環(huán)水泵321J/A 機封水換熱器泄漏，影響蒸汽冷凝液系統(tǒng)氯離子含量。

低壓汽包冷凝液循環(huán)水泵321J/A 正常為一開一備用，機封水通過循環(huán)水換熱降低機封水溫度，備用泵正常入口壓力為0.32MPa，低于循環(huán)水壓力0.4MPa，循環(huán)水換熱器列管出現(xiàn)泄漏時，循環(huán)水會進入到低壓汽包冷凝液中，造成蒸汽冷凝液系統(tǒng)氯離子含量升高。

6）蒸汽冷凝液輸送泵317J/A 機封水換熱器泄漏，影響蒸汽冷凝液系統(tǒng)氯離子含量。因蒸汽冷凝液槽303F 為常壓，317J/A 正常一臺備用，機封換熱器循環(huán)水壓力高于泵入口壓力，當(dāng)換熱器列管泄漏時，循環(huán)水中氯離子會進入蒸汽冷凝液中，造成蒸汽冷凝液系統(tǒng)氯離子含量升高。

7）分析取樣誤差造成氯離子含量升高。高溫蒸汽冷凝液取樣都需要降溫，取樣前蒸汽冷凝液通過循環(huán)水換熱器冷卻，循環(huán)水冷卻器如出現(xiàn)泄漏會造成分析中氯離子含量升高。為減少污水排放量，取樣點正常排放量很小，部分鐵銹沉淀在冷卻器底部，取樣時未徹底排放干凈，影響分析數(shù)據(jù)正常性。

3 措施與整改

1）閃蒸蒸汽冷凝器318C 尾氣排放管線改造，減少空氣中氯離子進入蒸汽冷凝液系統(tǒng)。2018年3月檢修，閃蒸蒸汽冷凝液器318C 排氣管線增加氮氣密封改造，正常生產(chǎn)通入一定量氮氣作為尾氣排放管密封氣，設(shè)備內(nèi)部正壓時蒸汽和氮氣排出設(shè)備，當(dāng)形成負壓時氮氣被抽入設(shè)備內(nèi)部，減少空氣進入量，防止空氣中氯離子被帶入蒸汽冷凝液系統(tǒng)。

2）高調(diào)壓調(diào)溫水換熱器319C 內(nèi)漏更換板片。2018年3月檢修319C 板式換熱器拆卸檢查，發(fā)現(xiàn)高調(diào)水進換熱器高溫區(qū)域處，多個板片穿孔泄漏。這種情況在系統(tǒng)停車高調(diào)水泵停運時，循環(huán)水會大量進入高調(diào)水系統(tǒng)，開車前未對高調(diào)水排放，造成循環(huán)水進入蒸汽冷凝液系統(tǒng)中，引起蒸汽冷凝液系統(tǒng)中氯離子含量升高。檢修將所有板片全部換新，恢復(fù)設(shè)備性能。

3）蒸汽冷凝液輸送泵317J/A 機封水換熱器泄漏修復(fù)。排查過程發(fā)現(xiàn)蒸汽冷凝液輸送泵317J 機封水換熱器列管有砂眼，泵在備用情況下，循環(huán)水可能進入到蒸汽冷凝液系統(tǒng)中，循環(huán)水中氯離子通過泵輸送到系統(tǒng)各沖洗水點和低壓汽包補水，使低壓汽包冷凝液和蒸汽系統(tǒng)冷凝液系統(tǒng)污染，氯離子含量升高。

4 整改后效果

對蒸汽冷凝液系統(tǒng)氯離子含量高排查，發(fā)現(xiàn)循環(huán)水換熱器長時間使用易出現(xiàn)泄漏，使含氯量較高的循環(huán)水進入蒸汽冷凝液系統(tǒng)，造成蒸汽冷凝液系統(tǒng)氯離子含量偏高。大修對相關(guān)設(shè)備檢查和修復(fù)后，蒸汽冷凝液中氯離子含量明顯降低，達到未檢測出（如圖3）。

圖3 低壓蒸汽冷凝液（321J/A）分析統(tǒng)計表

5 結(jié)束語

通過對裝置蒸汽冷凝液氯離子含量高現(xiàn)象進行分析，排查出造成氯離子含量升高的原因，及時對設(shè)備進行修復(fù)處理，蒸汽冷凝液系統(tǒng)氯離子含量明顯下降，恢復(fù)到正常指標。應(yīng)加強蒸汽冷凝液水指標分析管控，出現(xiàn)異常及時排查，降低氯離子對高壓設(shè)備的腐蝕，延長設(shè)備使用周期。