加工高酸原油电脱盐排水换热器泄漏原因分析

葛玉龙，王晓峰，左 甜，王 宁，潘 岩，马方义

（1.中海油（青岛）重质油加工工程技术研究中心有限公司，山东青岛266500；2.青岛惠正石油化工有限公司，山东青岛266500）

加工高酸原油电脱盐排水换热器泄漏原因分析

葛玉龙1，王晓峰2，左 甜1，王 宁1，潘 岩1，马方义1

（1.中海油（青岛）重质油加工工程技术研究中心有限公司，山东青岛266500；2.青岛惠正石油化工有限公司，山东青岛266500）

针对某炼油厂加工高酸原油常减压蒸馏装置电脱盐排水换热器的腐蚀泄漏问题，分析其主要腐蚀原因为原油中携带的改性聚丙烯酰胺驱油剂（AP-P4）和泥沙随含盐排水进入电脱盐换热器，沉积到管束上，导致氯离子聚集，产生垢下腐蚀。结合装置实际运行情况采用以下措施：强化罐区高温沉降脱水，减少改性聚丙烯酰胺驱油剂及盐类、泥沙进入电脱盐罐；在电脱盐排水换热器前增设过滤器，过滤改性聚丙烯酰胺及泥沙，减缓换热器的结垢腐蚀；采用化学Ni-P镀、涂层防护、提高电脱盐排水换热器的材质等方法，提高了换热器防腐性能。

电脱盐换热器 高酸原油 改性聚丙烯酰胺驱油剂 垢下腐蚀

某炼油厂常减压装置设计加工能力500 kt／a，以重质低硫高酸环烷基原油为原料，密度为968.5 kg／m3，酸值为 3.61 mgKOH／g，盐质量浓度 17.9 mg／L。油田为了提高采油收率，该类原油通常在采油过程中使用改性聚丙烯酰胺（AP-P4）驱油［1］，导致采出原油含有大量的AP-P4。原料性质详见表1。

表1 某高酸原油性质

通过调查了解电脱盐注水、排水换热器堵塞和腐蚀现象，其中2013年5月该装置检修时电脱盐注水、排水换热器E123／2管束因局部腐蚀穿孔更换，E123／1于2014年5月份出现腐蚀穿孔泄漏。

针对相关腐蚀情况开展了现场勘察，并对结垢和腐蚀原因进行分析。提出了相关防腐蚀建议措施，从而确保装置长周期运行。

1 现场检查情况

现场检查换热器管束，发现固定管板侧管束有厚3～5 mm灰白色垢物，表面有盐的结晶。浮动管板侧及管束下部堵塞灰黑色胶状黏稠物即改性聚丙烯酰胺驱油剂。固定管板及管内有灰白色垢物，管板存在垢下腐蚀，腐蚀坑深2～3 mm；清理垢物后，发现管束有垢下腐蚀坑，直径1～5 mm，坑深1.0～1.3 mm，详见图1；管束共两处腐蚀穿孔部位，如图2所示，第一处距固定管板约1.2 m，位于固定管板侧下7右1管，孔洞直径为6 mm，另一处距固定管板20 mm，位于固定管板侧下1左1，孔洞直径为2 mm。

图1 E123／1管束腐蚀结垢形貌

图2 E123／1管束泄漏部位

2 腐蚀原因分析

2.1 腐蚀机理

腐蚀穿孔部位分别距固定管板约1.2 m和0.2 m，在管束中下部，处于壳程末端，因固定管板的阻挡，导致壳程末端高温电脱盐排水流速变慢，水中的改性聚丙烯酰胺驱油剂携带的盐类在此积聚，由于管材制造的不均匀性，组织中存在缺陷，导致该部位过早出现腐蚀，蚀孔是阳极反应，是一种自催化结果。腐蚀孔内的腐蚀过程产生的条件既促进又足以维持蚀孔活性。在腐蚀发生的初始阶段，阳极溶解离子化；介质中Cl－有较强的活性和吸附性，优先吸附在金属表面形成铁的氯化物，形成一个闭塞的电路。氯化物水解形成盐酸，破坏钝化膜，形成腐蚀坑，并降低溶液pH值，导致酸性增强，加速金属的溶解。氧化剂的存在又加速了氧的去极化作用，造成了蚀坑的扩大、加深。随着管外壁结垢和腐蚀的不断进行，造成腐蚀部位的金属盐浓缩，进一步降低该部位pH值，导致Cl－不断通过腐蚀产物向腐蚀孔内迁移、集中，在酸性增强的同时出现一种自催化过程，最终造成管壁穿孔泄漏［2-3］。

2.2 原因分析

（1）垢下腐蚀环境

该装置加工的原油在采油过程中采用缔合聚合物—改性聚丙烯酰胺（AP-P4）驱油，该物质以网状结构存在，有很好粘结和包裹性，携带大量泥沙随电脱盐排水进入换热器，因固定管板的阻挡，造成壳程含盐污水在该部位流速减慢，使改性聚丙烯酰胺和泥沙类物质聚集、并逐渐变大形成聚集体，造成堵塞，进而形成垢下腐蚀环境［1］22。

（2）海洋高酸原油品质劣化

该装置加工的高酸原油盐含量较高，见图3。2014年2—6月，质量浓度最高达到32.8 mg／L，平均盐质量浓度在 17.9 mg／L，较高的原油盐质量浓度及电脱盐排水含盐量，导致电脱盐注水、排水换热器管束Cl－腐蚀加剧，脱后含盐水流速降低，产生结垢和腐蚀，在管壁局部发生穿孔泄漏。

图3 装置加工原油盐质量浓度

（3）操作条件

电脱盐注水和排水换热器E123／1-2主要作用是通过电脱盐注水和排水换热，提高注水温度，提高电脱盐效率，壳程介质为电脱盐排水，温度在70～135℃，处于Cl－低温腐蚀范围，易引发低温露点腐蚀，其详细操作参数见表2。

表2 电脱盐换热器参数

3 解决措施

（1）加强原油罐区的高温沉降脱水，尽可能地脱除原油中携带的驱油助剂、盐类和泥沙，减少其进入电脱盐罐的量，减轻换热器结垢、堵塞和腐蚀。

（2）采用化学Ni-P镀、涂层防护和提高冷凝冷却器的材质等方法，提高换热器防腐蚀性能［4-5］。

4 措施效果

综合考虑生产实际情况，采取了以上防腐蚀措施，原油在罐区的沉降时间由原24 h调整为48～72 h；提高原油储存温度，由原来油温55℃调整为60～65℃；增加切水频率，由1次／6 h缩短到1次／4 h，每次约20 min。切水中改性聚丙烯酰胺胶状物明显增多，见图4。

图4 切水口水样

更换的碳钢换热器管束外部采用耐蚀性、阻垢性和导热性较好的SY-99涂层。

采取上述两项措施后，电脱盐排水换热器运行正常，1 a后检修抽芯检查涂层完好如初（见图5），未发生泄漏事故。

5 结 论

（1）换热器失效主要原因是原油中携带的改性聚丙烯酰胺驱油剂（AP-P4）和泥沙随含盐排水进入电脱盐换热器，沉积到管束上，导致氯离子聚集，产生垢下腐蚀。

（2）在电脱盐排水换热器前增设过滤器并定期清理，过滤改性聚丙烯酰胺和泥沙，减轻换热器腐蚀。

图5 电脱盐排水换热器抽检

［1］ 葛玉龙，潘岩，晋西润，等.缔合聚合物对常减压蒸馏装置的影响及对策［J］.石油化工腐蚀与防护，2015，32（4）：22-27.

［2］ 张玉轩.电脱盐换热器失效分析［J］.石油化工腐蚀与防护，2004，21（2）：37-39.

［3］ 高丽岩.换热器管束失效分析［J］.化工装备技术，2005，26（4）：54-56.

［4］ 薛光亭，黄国都.加工海洋高酸原油常减顶冷却器腐蚀原因分析［J］.石油化工腐蚀与防护，2014，31（4）：52-56.

［5］ 崔正丹，何德良，龚德胜，等.电脱盐切水换热器联合保护的研究与设计［J］.四川化工，2008，11（5）：31-35.

Reason Analysis of Electric Desalting Drainage Heat Exchanger for Processing High Acid Crude Oil

Ge Yulong1，Wang Xiaofeng2，Zuo Tian1，Wang Ning1，Pan Yan1，Ma Fangyi1
（1.CNOOC（Qingdao）Heavy Oil Processing Engineering Research Center Co.，Ltd.，Qingdao 266500，China；2.Qingdao Huizheng Petrochemical Co.，Ltd.，Qingdao 266500，China）

As for the corrosion leakage occurred in drain heat exchanger of atmospheric-vacuum distillation unit in a refinery for high acid crude oil processing，main corrosion causes were analyzed：along with saline drainage，modified polyacrylamide oil displacement agent（AP-P4）carried in crude oil and sediment enter into electric desalting heat exchanger，then deposited on tube bundle，which led to accumulation of chloride ions，resulting in under-deposit corrosion.Countermeasures were taken in combination with practical operation of device：strengthening high temperature sedimentation dehydration in tank area so as to reduce modified polyacrylamide oil displacement agent，salt and sediment enter into electric desalting tank；installing additional filter before electric desalting drainage heat exchanger in order to slow down scaling and corrosion by filtering off modified polyacrylamide and sediment；improving corrosion resistance performance of heat exchanger by adopting the methods of electroless plating Ni-P，coating protection and improve material of electric desalting drain heat exchanger，etc.Satisfactory effects were achieved after improvement.

electrical desalting heat exchanger，high acid value crude lil，modified polyacrylamide oil displacement agent，under-deposit corrosion

2017-07-17；修改稿收到日期：2017-09-20。

葛玉龙（1974—），设备管理工程师，国家注册安全工程师，项目管理工程师，美国项目管理学会PMP，现在该公司从事炼化企业设备腐蚀管理、设备工程管理、节能技术管理工作。E-mail：geyl＠cnooc.com.cn

（编辑 王菁辉）