换热器在石油化工中的应用及维护方法研究

摘 要：随着社会经济的不断发展，石油化工业的发展也在快速的增长，就出现了市场需求与化工设备不匹配的现象，所以化工产业与设备的研究成为当前化工研究的主要方向。作为化工设备重要组成部分的换热器，换热器在很大程度上影响着化学设备的使用质量与效率，同时换热器在石油化工中的位置是不可被替代的。在石油化工业发展中各种形式的高效换热器对其的发展带来了诸多机会。本文就在石油化工中换热器常见的问题进行了分析，以及如何实现石油化工中换热器问题的解决与维护进行了简单的探讨，希望对石油化工企业有一定的帮助。

关键词：换热器;石油化工;应用与维护;方法

换热器是在石油化工业、食品制造业以及药品加工业中运用最多的化工设备，查阅相关资料表明在现代石油化工业设备中对于换热器的投资占到所有工业设备投资的40%以上，可以看出于换热器在石油化工业中的重要地位。但是在石油化工业企业的实际操作来看，很多企业依然沿用传统结构的换热设备，都存在严重的问题，不仅增加了能耗也增加了成本。随着我国石油化工企业发展规模的不断扩大，换热器问题的不解决已经不能适应现在石油化工企业的生产，这就需要在换热器问题的解决上进行创新和改造。

1 石油化工业中换热器存在的问题

只要換热器在石油化工业中的应用，就会产生一些不可避免的问题，这些问题的产生已经严重影响换热器在石油化工业中的高效应用，也成为当前石油化工业设备钻研与维护的主要方向。通过对石油化工企业中换热器常见问题的分析与总结，发现主要存在换热器腐蚀与换热器污垢两种问题。

1.1石油化工设备换热器的腐蚀问题

随着化工设备换热器的不断使用，换热器的日常磨损避免不了的会发生腐蚀，换热器的腐蚀问题也是当前换热器使用面临的首要问题。①介质对换热器的腐蚀。在实际的生产过程中，内部传热介质的高速运动会对换热器的内部造成腐蚀，这种磨损会造成换热器由内到外的腐蚀。同时换热器自身内的介质大小不同，也会对换热器内部和表面造成腐蚀。②循环水对换热器的腐蚀。换热器在进行相关化学反应的时候，会由于水的质量问题而产生一些化学反应，从而因为水的问题而引起腐蚀。例如，水的PH值过低的时候，会造成水中溶解氧的含量变高，水与其他物质发生反应从而造成了换热器的腐蚀。③沉积物造成的腐蚀。换热器在工作的时候，经常会遇到液体流动不均匀和管道堵塞的情况，时间长久后就会在换热器底部出现沉积物，这些沉积物的性质很不稳定。一些沉积物会在管道中流动，部分沉积物会残留在管道缝隙中，导致外部氧化的电化学腐蚀。④运动磨损引起的腐蚀。在石油化工实际的生产中，换热器由于在相对运动的情况下，避免不了会暴露在腐蚀性介质中，化工设备换热器的表面材料与腐蚀性介质的接触会造成局部的磨损，进而发生腐蚀。大部分换热器接触的主要是循环水与蒸汽两种介质，但是循环水的流速过快，会不断冲刷换热器的表面，裸露的换热器表面与外界接触后会发生腐蚀现象，这样加快了换热器的腐蚀。在不同的介质的磨损下，对于换热器的磨损也是不同的。气体一般是冲刷传热面，也会加大换热器局部的压力，从而对换热器的表面造成腐蚀。⑤电化学的腐蚀。化工设备换热器的组成中含有多个金属构件，它们极容易与空气中的导电分子产生化学反应，就会造成金属构件的破坏，影响换热器的整体性能。

1.2石油化工设备换热器的结垢问题

在石油化工设备换热器的运行中，大多数通过化学反应来进行的，化学反应是比会产生一些污垢。长久下去，化学反应产生的污垢会长久积累下来会对石油化工设备换热器的运行效率产生影响。在对石油进行深加工的时候，不同的物质在不同的化学反应中会产生新的污垢，污垢与污垢之间再反应，产生新的化学污垢，会对石油化工设备中的换热器效率产生较大的影响。

2 石油化工中换热器问题的解决与维护

想要实现石油化工中换热器中问题的解决，就要对于石油化工中高效换热器的腐蚀问题和结垢问题及时的解决，这样才能提高石油化工中换热器的工作效率，提高石油化工中企业的产能，才能减少石油化工企业的成本投入。

2.1石油化工中换热器腐蚀问题的解决与维护

石油化工设备换热器的腐蚀问题是影响石油化工顺利生产的重要因素。所以如何预防与处理石油化工设备换热器的腐蚀成为石油化工发展的主要方向。通过上述文章对于石油化工设备换热器的腐蚀问题进行了探讨，可以知道是因为材料中含有的阴性离子对于换热器的腐蚀是比较严重的，所以通过对石油化工设备换热器容易腐蚀地方的材料进行改良、加强改善换热器的制造工艺和加强换热器的清理等多种有效措施来预防和治疗石油化工设备换热器的腐蚀。

①石油化工中换热器防腐问题的方法探讨

对于换热器腐蚀的问题主要是以预防为主，配置相关的保护措施是石油化工设备换热器防腐蚀的重要手段重要的防御措施有两种，分别是金属附着保护和涂防腐层来保护。两种防腐措施的选择需要根据石油化工设备换热器的实际情况来选择，这样才能更好的实现石油化工设备换热器腐蚀的预防和处理。

1）金属附着物防腐蚀。现在石油化工设备换热器的主要材料是碳钢，碳钢在换热器中的自身介质中容易发生微电解反应，从而造成了石油化工设备换热器的腐蚀。如果将由碳钢材料建造的换热器的铁元素放在阳极端，这时换热器更加容易发生微电解反应，这时石油化工在进行防腐的时候可以把活跃性低的金属附着在换热器的表面，尽可能的避免换热器表面的微电解反应，起到良好的防腐效果。现在的石油化工产业中，会采取用金属锌作为石油化工设备换热器的保护金属，并且会牺牲阳极来实现保护，尽可能避免对换热器的腐蚀。

2）涂防腐层来防腐。在换热器金属表面涂一层防腐材料也是防止换热器腐蚀的有效手段之一，也是一种较为方便和便宜的换热器防腐措施。正是由于防腐涂层的方便和便宜，所以近些年在石油化工产业中的换热器防腐中被广泛的应用，也在石油化工设备换热器的防腐中起到了不小的作用。其中环氧氨基涂料是防腐涂层中主要的材料，这种物质的防腐涂层也成为石油化工企业的首选。环氧氨基涂料可以耐高温，在温度高的时候也可以起到很好的防腐效果，能够降低换热器的磨损，并对换热器防腐起到了重要的预防。

②换热器制造工艺的改善

换热器的结构和制造工艺对于提高防腐能力有着很重要的作用。换热器的结构设计要从最根本出发，结构设计需要尽可能的简单，尽量较少换热器中凹槽的出现，因为凹槽容易积累腐蚀性液体，加重换热器的腐蚀。在换热器焊接的时候要选用强度焊接，因为强度焊接可以有效的避免腐蚀。同时还要控制石油化工中换热器的安装长度。我们在换热器制造的时候要牢记下面几点：尽量采用相同的材料来建造;换热器制造原理要简洁，一定要减少复杂的形态;要减少换热器的接口缝隙;人工焊接的时候要严格把好质量关。

③加强石油化工中换热器管道内壁的检测

在传统的石油化工换热器的检测检修中，只有在换热器外壁发生腐蚀的时候才能进行腐蚀程度的检测，而对于换热器内壁腐蚀程度不能及时进行监测，这就严重不利于石油化工中换热器及管道的维修。加强石油化工中换热器管道内壁的检测的技术，可以对换热器进行外壁腐蚀的检测，还可以对换热器的内壁进行检测，这样有利于石油化工企业对换热器及换热器管道内外壁腐蚀情况的检测，让企业可以及时的安排技术人员对换热器及管道进行修理与更换，来保障石油化工企业的顺利生产。所以加强对石油化工中换热器管道内壁的检测技术的开发，可以有效的预防石油化工设备换热器的腐蚀，来保障石油化工设备换热器的正常运转，保障其运行效率和质量。

④加强石油化工设备换热器的强度设计

加强石油化工设备换热器的强度设计，可以有效的增加换热器自身的防腐能力。在实际的换热器制造中，由于换热器会长期接触腐蚀性介质，所以在设计的时候，要保障自身强度的前提下，留出让液体腐蚀的部分，这样也可以有效的让换热器适应在运行中的腐蚀性破坏。

⑤加强石油化工设备换热器中热传导介质腐蚀性的控制

在石油化工的实际工作中换热器的主要介质是热传导介质，但是热传导介质具有很大的腐蚀性，对于换热器的腐蚀会很严重。热传导介质对于不同材料的换热器的腐蚀也不同，例如碳钢材料的换热器在偏中性的氯化物中更加容易发生腐蚀，但是当该热传导物质中的含氧量偏低的时候，换热器就不容易发生腐蚀，这样就可以通过除去热传导物质中的氧气来避免碳钢材料的换热器发生腐蚀。同时热传导介质中的氯离子也是造成换热器腐蚀的重要因素，还可以通过减少热传导介质中的氯离子来实现换热器的防腐预防。所以在控制热传导介质中可以减少氧元素和氯离子的含量来实现石油化工设备换热器的防腐，石油化工企业要不断的创新方法，来减少热传导介质中氧元素和氯离子的措施。

⑥加强石油化工设备换热器的日常维护保养

加强石油化工设备换热器的日常维护保养是延长换热器使用寿命的重要措施。石油化工企业要根据企业的运转状况和设备情况来制定一套换热器日常维护保养方案。这是一种主动防御换热器腐蚀的措施。石油化工设备换热器的日常维护保养中要安排专业人士定期对换热器进行检修，同时还要要求工作人员在日常工作中时刻对换热器的运转进行检查，尽可能做到第一时间发现腐蚀第一时间解决。其中对于腐蚀严重的部件，要及时更换，避免因为腐蚀而造成的工业生产滞后。

2.2石油化工设备换热器中结垢的解决与维护

①石油化工设备换热器中结垢的防止和减缓

石油化工设备换热器中结垢问题的问题想要从根本上解決，就是将石油化工设备换热器设计成可以减少或清除污垢的先进设备，同时还要选择一些便于拆卸的换热器装置，这样在换热器表面有污垢的时候可以及时的拆卸清洗。在选择石油化工换热器的时候还要选择凹槽少的设备，因为凹槽是最容易积累污垢的地方，同时也是最不容易清洗的地方。这是从石油化工设备换热器的选择中对换热器表面的污垢进行处理。

②石油化工设备换热器设计阶段的改进策略

在石油化工设备换热器设计的时候，要采取一些有效的措施加强对于换热器污垢的预防与处理，这样从设计阶段抓起会产生很好的效果，所以要在石油化工设备换热器的设计阶段加强对于污垢处理的重视。在对于石油化工设备换热器的设计阶段要加强对于污垢产生机理的了解，对于污垢系统参数的了解，这样才能更加有效的分析污垢的产生原因。

③石油化工设备换热器运行阶段污垢控制的有效措施

在石油化工设备换热器实际运行阶段，要尽可能满足石油化工设备换热器对于工艺的需求，需要石油化工企业加强对流速和温度的把控，在满足设计条件的前提下尽可能的保障流速与温度的稳定，以此来延长石油化工设备换热器的使用寿命，从而减少换热器污垢的产生。在运行阶段还要针对不同的污垢，添加不同的添加剂来处理不同的污垢。通过添加剂的使用可以有效地减少污垢积累甚至消除污垢。常见的添加剂有絮凝剂、分散剂等。加强对于换热器参数的分析也是帮助换热器清除污垢的重要参考。例如，换热器进口物料的量发生改变，所以要做到对流体中的污垢信息进行系统的分析，这样才能有效的控制石油化工设备换热器运行阶段中的污垢。

④石油化工设备换热器污垢清理维护方法的探究

（1）石油化工设备换热器中高压水清洗污垢

在石油化工设备换热器污垢清洗中可以利用高压水进行清洗。高压水清洗是利用高于水射流进行清洗，利用水的物理性来清除换热器污垢。高压水清洗是不会受到换热器结构的影响，而且还可以清洗复杂的换热器，在理论上可以清洗任何形式的石油化工设备换热器。运用高压水清洗还可以清除人力无法清除的污垢，同时高压水清洗后的换热器表面会恢复如初，但是具有较大粘性的污垢运用高压水清理会出现一些问题。高压水清洗的优点：清洗速度快，清洗效率高;运用自来水作为清洁媒介，高压水清洗的高压水出口直径小于2mm，费用低且耗水少;对环境没有污染;不会对石油化工设备换热器造成二次腐蚀;人员安全系数高;清洗的效果好。高压水清洗的缺点：高压水的动能很大，在实际运用中会产生较大的噪声污染;不利于清洗粘度较大的污垢。

（2）石油化工设备换热器中机械清洗污垢

在石油化工设备换热器污垢清洗中可以利用机械方法进行清洗。机械清洗污垢是对换热器的表面污垢进行刮擦、震动，来达到石油化工设备换热器中污垢清除的效果。机械清洗的优点：原理及操作的简便;对粘度和硬度大的污垢有很好的清洗效果;不会对石油化工设备换热器造成二次腐蚀;人员安全系数高;不会对环境造成污染。机械清洗的缺点：必须要对石油化工设备换热器进行分解，耗时长，费用高;有时候需要暂停石油化工设备换热器的使用才能进行机械清洗;在刮擦时不注意容易对换热器内侧造成损害。

（3）石油化工设备换热器中化学清洗污垢

在石油化工设备换热器污垢清洗中可以利用化学方法进行清洗。化学清洗是运用一定的化学药剂与污垢反应，来达到对换热器污垢清洗的效果。化学清洗的优点：不必对石油化工设备换热器进行拆解，对于不能拆解的设备可以很好的除垢;可以清洗到换热器的各个角落，清洗很彻底;化学清洗方式比较柔和，不会对石油化工设备换热器产生物理损伤;节省大量人力物力;人员安全系数高;不会受到制约，可以随时清洗换热器污垢。化学清洗的缺点：需要石油化工企业建造相应的流体循环系统，对于管道堵塞的换热器不适用;化学清洗试剂可能会对换热器造成二次腐蚀，所以要严选清洗试剂;化学清洗产生的废液要处理才能排放;提高投入成本。

换热器清洗的方式有很多，每种清洗方式都存在自己的局限性。这就需要石油化工企业在选择换热器污垢清洗方式的时候要根据企业本身情况选择合适的清洗方法。可以采用不同方式的结合运用，争取达到最大的除垢效果。

3 总结

换热器是石油化工企业中用途最多的设备也是企业投入最大的设备，所以换热器在石油化工中有着不可替代的地位。这就需要技术人员了解换热器常见的问题，了解换热器问题的解决方案和維护的方法。因为换热器的维护与管理可以及时发现换热器的潜在危险，可以保障换热器的正常运转，提高换热器的工作效率，来提高石油化工企业的生产效率。

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作者简介：

王雅楠（1985.03.25-），女，汉族，籍贯：江苏盐城，学历：大学本科，职称：工程师，研究方向：设备管理。

（中国石化上海石油化工股份有限公司炼油部设备科，上海 200540）