孟祥武,胡宝林,李景涛
(1.中国石油吉林石化炼油厂,吉林吉林 132021;2.中国石油吉林石化建修公司,吉林吉林 132021)
中国石油吉林石化公司炼油厂汽油加氢装置中,E-8203水冷器主要作用是冷却加氢脱硫反应产物。冷水器的运行参数:操作压力1.53 MPa,操作温度55℃,管程介质为循环水,壳程介质为氢气和汽油的混合物,型式为U形管式换热器,管束规格Φ1500×6655 mm,管板材料16Mn,管束材料10#钢,管束规格19×2 mm,共计962根换热管。管束采用防腐蚀涂料喷涂。自2012年10月汽油加氢装置开车以来,该冷水器连续使用3 a,管束多次发生泄漏问题。
2015年12月29日,对冷水器开始检修,12月30日16:00检修完正式投用。共计处理漏点7处,其中2处管束泄漏量较大,1处管束焊口处微漏用楔子胀死,另外4处泄漏量微小进行楔子堵漏处理。
本次水冷器检修时正值冬季,为防止管束冻坏,拆开封头后对管束内不积水用氮气逐个清扫时,有20多个管束堵塞,氮气无法吹开。拆下水冷器封头后管板上还是存在积垢情况(图1、图2)。用氮气吹扫时,吹出大量黄色泥汤样沉积物,干后形成黄泥形状物质,这说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营养源而引起细菌、丝状菌(霉菌)、藻类等微生物群的繁殖,并与泥沙无机物和尘土等混合,形成附着或堆积的软泥性沉积物。日常运行中,如果不及时反冲冷水器,流速慢的高浊度水流经管道时会导致黏泥沉积,而泄漏的介质,如硫化氢、油等,为微生物提供了营养源,导致黏泥量增加。微生物黏泥不仅会降低换热器和冷却塔的作用,恶化水质,而且会加速设备腐蚀,降低药剂的缓蚀阻垢作用和杀菌效果,使设备不能长周期运转,影响生产,从而造成经济损失。
图1 水冷器管板表面积垢
图2 水冷器封头内部情况
水冷器位于汽油加氢装置高框架三层平台,距地面15 m。装置循环水压力约0.3 MPa(炼油厂循环水压力规定≥0.4 MPa),到水冷器后循环水压力在0.2 MPa左右,压力偏低导致循环水流速缓慢,在此处积累大量沉积物,长期积累造成垢下腐蚀。
在热器管束喷涂时,如果施工质量不达标,如漆膜有针孔、龟裂、鼓泡和脱落等,则金属会形成小阴极—大阳极的腐蚀电池,成为管束腐蚀的隐患。另外,在安装、生产中或温差变化较大时,难免漆膜破坏。在本次检修中,管束发生腐蚀而管板和管束焊口处腐蚀较轻,说明涂料喷涂过程中质量不达标。
硅醛涂层防腐技术是针对换热器腐蚀所研制的专用防腐涂层技术,是一种“多涂层结构”硅键酚醛涂层,有附着力高、耐热、耐油、耐水、耐化学品腐蚀、抗磨、导热性能好等优点。适用于300℃及以下高温介质(油气)、污水、海水、含硫含氯介质、醋酸、甲醇等复杂介质的工艺侧及空气冷却的换热器冷却管的防腐蚀。
在汽油加氢车间附近的第四循环水场加装新的循环水泵,提高了冷水器管束入口的压力和流量。
涂料施工分化学除油、除锈、清水冲洗、钝化、高压风吹扫、喷砂、涂漆、养护8步。严格保证施工中关键节点质量,在表面处理等工序严格执行GB 6807—1986《钢铁工件涂漆前磷化处理技术条件》以及HG/T 2387—1992《工业设备化学清洗质量标准》质量标准相关内容;表面喷砂除锈应达到GB 8923—2011《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》中Sa2.5级。最后涂漆采用淋涂,灌涂、淋涂 6遍(或一次成膜)达到设计厚度以上。
在循环水温度相同、阳极量相同比例下,假定涂层破损一定比例的情况下,牺牲阳极阴极保护也能很好的覆盖管束表面。这说明,牺牲阳极阴极保护可以弥补涂层局部破损导致防腐保护失效的不足,消除腐蚀“热点”,最终达到涂层和牺牲阳极保护联合防腐优势互补的效果。
传统方法不能保证全部管束受到有效阴极保护,主要原因是阳极棒的计算量存在很大问题:循环水中牺牲阳极电流分散能力有限,同时狭窄的管束间距会制约牺牲阳极静电场分布,因此阴极保护电位衰减很快,较少的阳极量无法保证管束全部表面阴极保护电位达标。
通过计算机仿真计算,不仅可以确保水冷器壳程的所有部位都能获得有效的阴极保护,并确定合适的阳极需求量;而且可以计算比较不同阳极安装位置对阴极保护电位的影响。最终获得优化的阴极保护设计方案,兼顾解决经济可行的阳极安装量和管束表面阴极保护全部达标的难点。
(1)首先采取交替投加非氧化性杀菌剂控制系统菌数,反复操作2次,目的是抑制冷却塔塔壁青苔和活性生物,为黏泥剥离做准备。
(2)在生物黏泥剥离前,调节系统的水量平衡,控制系统运行的浓缩倍数,然后关闭系统排污阀,尽可能少补水。向系统中投加过氧化氢100 mg/L,以对黏泥进行有效控制与剥离。
(3)运行一段时间后向系统中投加大剂量黏泥剥离剂,可以选用聚季铵盐药剂。
(4)持续监控生物黏泥腐蚀中硫酸盐还原菌、硫氧化菌、腐生菌指标,将其控制在合理指标范围内。
通过以上5点措施,该冷水器的运行效率和防腐蚀状况得到明显改善。