循环冷却水运行过程常见问题分析

潘思仲,杨赛玉,孙元雪,韩圣霖

(中国石油天然气股份有限公司辽阳石化分公司，辽宁 辽阳 111003)

循环冷却水运行过程常见问题分析

潘思仲,杨赛玉,孙元雪,韩圣霖

(中国石油天然气股份有限公司辽阳石化分公司，辽宁 辽阳 111003)

研究了循环冷却水在运行过程中的水质变化对换热器的影响及循环水系统中的常见问题，包括循环水侧浸铝设备的应用效果，物料泄漏对水质产生的影响，换热器水平位置对运行的影响，填料碎片及杂物堵塞水冷器管口的问题，并根据不同情况提出处置对策，包括对换热器采用合适的表面处理技术，物料发生泄漏时及时处置，提高循环水流速和保证滤网的过滤功能。

循环冷却水 换热器 处置对策

1 概 述

某炼化企业包括炼油部分、芳烃部分和烯烃部分。炼油部分全炼俄罗斯原油，加工能力10 Mt/a，包括常减压、加氢裂化、制氢、加氢精制、延迟焦化和硫磺回收等装置。芳烃部分包括对二甲苯、苯、邻二甲苯、PTA、聚酯和硝酸等装置。烯烃部分包括乙烯裂解、聚乙烯、聚丙烯、环氧乙烷和乙二醇等装置。

炼化企业在生产过程中伴随大量的热产生，循环冷却水用于冷却生产设备及产品，是石油化工生产的命脉，目前应用最多的是敞开式循环水系统，外界环境中的杂物引入，各种无机离子和有机物质的浓缩，生产设备的结构和材料特点等多种因素导致水质的恶化[1]。同时，循环水水质恶化导致水冷器的腐蚀、结垢和黏泥滋生是水冷器失效和效率降低的主要原因。所以，对循环水水质的控制，直接关系到生产装置的“安、稳、长、优”运行[2]。

2 循环水系统运行过程中的常见问题

以某炼化企业停工检修为契机，对该企业的循环水运行情况进行了详细检查，以下对循环水系统在运行过程中出现的问题进行分类说明。

2.1 循环水侧浸铝设备运行状态

该企业炼油厂常减压装置E1513减一线及减顶回流水冷器，该设备循环水侧为浸铝处理，2012年投用，此次检修时发现该设备的表面浸铝层已经被破坏，见图1。

延迟焦化装置分馏塔后冷器E4205A/B/C/D循环水侧也为浸铝工艺，此次检修发现管板及管内结有较厚的硬质垢层，部分管束被垢物堵死，严重影响换热效率，管板有较明显垢下腐蚀。E4205A/C的腐蚀结垢形貌见图2、图3，对所结垢物进行取样分析，结果见表1。

图1 炼油厂E1513

图2 炼油厂延迟焦化E4205A

图3 炼油厂延迟焦化E4205C

从E4205A垢样分析结果可见，垢物的组成有43%为氧化铝，这说明该设备在生产运行过程中浸铝层在循环水的环境中会发生腐蚀，形成的腐蚀产物氧化铝附着在管板及管束内，影响换热效果。

芳烃厂芳烃装置水冷器E201A/B和E202A/B为2013年3月25日更换的浸铝管束，运行至2013年8月停工检修时设备形貌如图4所示，设备表面的浸铝层均遭到严重破坏，不能继续起到保护作用。

表1 延迟焦化垢物分析结果 w,%

图4 芳烃厂芳烃装置E201B

通过对炼油厂、芳烃厂部分循环水侧浸铝的换热设备进行调查，浸铝层在运行一段时间后均受到不同程度的破坏，并且其产生的腐蚀产物还易堵塞在管口部位，影响换热效率。

2.2 泄漏导致换热器管束堵塞

芳烃厂芳烃装置的两台水冷设备E211和E216结垢严重(如图5)，由于换热器壳程介质含有烃类物质，一旦发生泄漏，即为循环水中的微生物繁殖提供了的养分，从而造成黏泥的大量滋生，导致换热器管束发生堵塞。

图5 芳烃厂芳烃装置E216

对换热器E211管板及管内的垢样进行分析，结果见表2。发现垢物在550 ℃灼烧质量损失达41.3%，说明垢物的主要成分是有机物和生物黏泥，这是由于物料的泄漏造成微生物在管板管内滋生所导致。

表2 芳烃装置垢物分析结果 w,%

炼油厂焦化装置及脱硫装置的循环水换热器腐蚀状况见图6和图7，该系统内的水冷设备在检修前频繁发生泄漏，含油介质泄漏到循环水系统中，附着在换热器管束和管板表面，加剧了设备腐蚀和结垢的倾向。而且物料泄漏还造成了循环水系统的水质恶化，对整个系统的设备都造成了恶劣影响。

2.3 换热器的水平位置对腐蚀结垢的影响

烯烃厂蒸汽裂解丙烯冷凝器E404A1/A2，此次检修发现管板入口处有大量锈片等腐蚀产物堵塞进水端的管口(见图8和图9)。这是由于该换热器所处位置水平较低，并且循环水流量较大，在运行过程中将循环水管道线路中低处沉积的锈片冲起，带入到换热器中，从而被被阻在管板处，降低了设备的换热效率。

图6 炼油厂焦化E4101

图7 炼油厂脱硫E3607

图8 烯烃厂裂解装置E404A1

图9 烯烃厂裂解装置E404A2

烯烃厂蒸汽裂解装置C3分离塔冷却器E321A/B/C/D，检修时发现该设备结垢严重，对垢样进行分析，结果见表3。垢物中Fe2O3含量超过70%，这说明垢物的主要成分为铁锈等腐蚀产物。

表3 E321D腐蚀产物、垢物分析结果 w,%

通过宏观检查发现换热器E321A/B/C/D管板处有大量铁锈泥，部分管束内被锈垢堵塞(如图10和图11所示)。这是由于设备所处位置较高，循环水流速相对较慢，设备形成的腐蚀产物易在管束内或管板处积累，造成换热器换热效率下降。

2.4 杂物堵塞影响换热效率

炼油厂加氢精制装置新氢机二级出口冷却器C5101B-E1/E2，此次检修发现有较多填料碎片堵在换热器管口处(如图12所示)。芳烃重整装置循环水换热器 E985B，检修时发现循环水的入水管板处被破布堵住多根管束如图13所示。

图10 烯烃厂裂解装置E321B

图11 烯烃厂裂解装置E321D

图12 炼油厂加氢精制-C5101B-E2

图13 芳烃厂芳烃重整装置 E985B

3 防护措施及建议

(1)设备表面浸铝虽然可以防止换热器工艺侧硫化物腐蚀，但循环水侧浸铝后，会引起浸铝层的腐蚀，其腐蚀产物附着在管板及管内，影响换热效率，所以不提倡在换热器的循环水侧进行浸铝处理。可以考虑采用其它涂料防腐技术。

(2)设备长时间服役难免发生泄漏，需加强巡检及对泄漏水冷器的检查力度，发现水冷器泄漏要立即处理，防止循环水水质恶化。

(3)对于水平位置较高的换热器，可以采用加粗管线、增大水侧压力等方法提高循环水流速，以防止水流速缓慢造成设备垢下腐蚀。

(4)凉水塔的填料碎片及其它杂物随循环水流经换热器管板，会堵塞循环水管束，严重影响传热效果和装置的稳定运行。需严格保证循环水场过滤网的过滤功能，防止此类事件发生。

[1] 刘桂年，梁艳.循环水水质常见问题及处理方法[J].甘肃科技，2005，21(12)：132-134.

[2] 梁小伟.炼油厂循环水腐蚀控制与设备防护对策研究[J].科技创新与应用，2014(8)：75-76.

(编辑 王菁辉)

Analysis of Common Problems in Cooling Water System

PanSizhong,YangSaiyu,SunYuanxue,HanShenglin
(CNPCLiaoyangPetrochemicalCompany,Liaoyang111003,China)

This paper describes the common problems and impacts by the change of water quality in the process of cooling water in the petroleum refineries and petrochemical plant, including the effect of using the aluminized equipment on the cooling water side, impact of material leaking on water quality, the impact of horizontal location of heat exchanger on operation and the problems of pipeline blocking by packing chips and debris. The countermeasures have been proposed for different conditions, such as surface anti-corrosion treatment, timely treatment of materiel leaking, increasing the velocity of cooling water flow and ensuring the filtration function of the filter.

cooling water, heat exchanger, countermeasure

2016-07-05；修改稿收到日期：2016-08-22。

潘思仲，高级工程师，硕士，在该公司从事设备防腐蚀研究工作。E-mail：pansizhong@petrochina.com.cn