减压塔顶空冷器的腐蚀与防护

李普芳，商 莉

（中国石油广西石化分公司，广西 钦州 535008）

1 减压塔顶空冷器腐蚀相关因素

1.1 加工原油情况

锦西石化公司常减压蒸馏装置加工高酸低硫辽河原油和各种低酸进口原油，原油掺炼量为30%~50%，实际平均：42.34%。掺炼后原油酸值2.0~4.5mgKOH·g-1，实际平均：3.2 mgKOH·g-1。

1.2 电脱盐情况

锦西石化公司常减压蒸馏装置自2002年8月技术改造以来，由于设计条件（操作温度、压力等）和实际运行相差较大，电脱盐装置运行状况比较差，在全面优化了操作条件后，电脱盐装置能够比较平稳运行，脱盐效果标定见表1。

表1 2002年电脱盐装置脱盐效果

2005~2006年脱水率40%~60%，脱盐率60%~80%，2005年11月标定数据见表2。

在上述确定的操作条件下,电脱盐装置基本上能够满足各类不同性质原油的脱盐脱水效果,且能够有效避免脱盐罐超电流的问题。

表2 2005年电脱盐装置脱盐效果

1.3 减压塔顶空冷器通常的操作工艺

减顶空冷出入口温度：入口：75~105℃，出口：≤35℃。减顶空冷器腐蚀比较严重的部位是空冷器管束入口300~500mm左右的部位。一般是管束均匀减薄。

表3 减压塔空冷器介质成分分析

2 减压塔顶空冷器使用的现状

减压塔顶空冷器在石化炼油厂中经常出现泄漏，国内对其失效的报道也很多，特别是在高含酸炼厂更是常见。减压塔顶空冷器多选用碳钢材料，由于这个部位多为负压操作，要求密封性良好，因此空冷器管箱多采用半圆形管箱。此设备一旦泄漏，堵漏非常困难，直接影响到其装置的正常运行。而频繁的检修或更换设备则带来了更大的损失。

3 腐蚀机理

减压塔顶空冷器的操作温度在75~105℃，在初凝区H2S和Cl-溶于初凝水中形成较高浓度的HCl-H2S溶液，腐蚀强烈，随着冷凝水不断凝结析出，酸浓度下降，腐蚀性下降。腐蚀形态为均匀腐蚀及顺流体方向沟槽型坑蚀，是典型的HCl-H2S-H2O腐蚀。图1为腐蚀后的减压塔顶空冷器一根换热管的解剖照片。可以看出换热管内部出现很多坑蚀，严重处出现两个穿透性孔蚀。从腐蚀状况及腐蚀产物分析得到应为HCl-H2S-H2O腐蚀。

图1 腐蚀后的减压塔顶空冷器换热管照片

这里，H2S和HCl的腐蚀是相互促进并构成循环腐蚀。原油中存在着无机盐和有机氯化物，炼厂中电脱盐中除去绝大部分无机盐，但经过电脱盐后的原油中还残存着一定量的无机盐，而有机氯化物无法用电脱盐方法除去，氯化物分解产生HCl。化学反应式为：

从反应式可以看出HCl与H2S对腐蚀是相互促进的，不断地往复循环腐蚀，不断地生成FeCl2，生成的FeCl2溶于水，随介质流走，使设备换热管产生腐蚀直至穿孔泄漏，造成设备损坏。

4 工艺防腐措施

“一脱四注”是炼厂设备低温防腐的最经济、有效手段。提高电脱盐的效果，可以直接改善设备的安全运行。“一脱四注”系指原油深度脱盐，脱盐后注碱、塔顶馏出线注氨（或注胺），注缓蚀剂和注水。随着炼油工艺发展，塔顶注碱、注氨（胺）、注缓蚀剂和水改为注中和缓蚀剂，同时无机氨和有机胺共用，在考虑经济性的同时也可以减轻结垢。在电脱盐方面采用先进的高速电脱盐技术，改善了电脱盐的效果，从而减轻了设备的腐蚀。事实证明，合理的工艺防腐是可以减缓减压塔顶空冷器的腐蚀的。

5 合理选材

合理选材是控制腐蚀的重要手段之一，但任何材料都不是万能的，一味地选用昂贵的材料达到防腐的目的是不足取的。为解决减压塔顶空冷器腐蚀泄漏，选用性价比比较适用的耐腐蚀材料是比较关键的，是防腐在工艺上的完善和补充。

09Cr2AlMoRE是一种含有稀土的Cr、Mo合金钢，其抗H2S腐蚀能力较强，也有一定的抗Cl-腐蚀能力，09Cr2AlMoRE是在抗H2S专用低合金钢12Cr2AlMoV的基础上，发展起来的一种高科技新钢种，具有优良的抗低温腐蚀性能。在钢中加入稀土，可以置换钢中可能存在的硅酸盐、氧化铝、铝酸盐以及硫化锰等夹杂物中的氧与硫，形成稀土化合物。稀土化合物在热加工时不易变形，仍保持细小的球形颗粒较均匀地分布在钢中，消除了原先存在的沿钢材轧制方向分布的呈条状MnS等的夹杂，实现对夹杂物形态的有效控制。稀土对夹杂物的变性作用随含量的增加有一个渐变的过程。钢中含有少量稀土，在钢材上就能观察到变粗、变短了的含稀土的MnS，随稀土成分继续增加，含球状的稀土硫化物逐渐增多，并伴有小球状RES等夹杂物，当钢中稀土达到一定的值时，长条状的MnS夹杂物便基本消失，约90%以上的MnS夹杂物可以变为细小的球形颗粒，分布较均匀，可以克服细长条MnS夹杂所产生的方向性，克服焊接热影响区的层状撕裂。09Cr2AlMoRE由于其加入了稀土元素，与不含稀土的Cr2AlMo钢相比，其夹杂物的数量和形态发生了改变。

图2中样品为Cr2AlMo，图3中样品为09Cr2AlMoRE。未标注尺寸均为10μm。

图2 样品的夹杂物500×（未浸蚀）

图3 样品的夹杂物500×（未浸蚀）

如图2、3所示，含有稀土的09Cr2AlMoRE钢夹杂物小而分散，呈球形颗粒且均匀分布，没有明显的方向性，提高抗腐蚀能力。

从整体选材上，更换的09Cr2AlMoRE钢空冷器管板也选用了抗腐蚀的09Cr2AlMoRE钢，同时又使用了同品种的焊接材料，同品种的钢避免了如电位不同带来的电化学腐蚀，由于其管板和换热管材料的匹配，也方便了制造，保证了制造质量，提高了设备的总体寿命。

6 结论

（1）减压塔顶空冷器的腐蚀主要是H2S-HCl-H2O腐蚀。其中H2S与HCl的腐蚀是相互促进的。

（2）“一脱四注”是减压塔顶空冷器综合防腐的有效措施，可以缓解腐蚀环境。

（3）合理的选用抗H2S-HCl-H2O腐蚀的09Cr2AlMoRE钢材，可以减少减压塔顶空冷器的腐蚀失效问题，延长使用寿命。是防腐在工艺上的完善和补充。

[1] 张德义.含硫原油加工技术[M].北京：中国石化出版社，2003.

[2] 左景伊，左禹.腐蚀数据与选材手册[M].北京：化学工业出版社，1995.