瓦斯回收压缩机循环水冷却器腐蚀原因分析

江 臣 周文凡 李 敏

（1. 中国石油独山子石化公司研究院，新疆 独山子 833699；2. 中国石油独山子石化公司科技信息处，新疆 独山子 833699）

0 引言

炼油厂各装置排放的低压瓦斯，回收进入气柜，然后通过瓦斯过滤器过滤，再经过进气分液罐分液，分液后的瓦斯进压缩机两级压缩，利用压缩机将低压瓦斯升压，压缩后的瓦斯经后循环水冷却器冷却、出气分液罐分液后，送至瓦斯脱硫单元进行脱硫处理，处理完后送入高压瓦斯管网供厂内各装置瓦斯用户使用。

低压瓦斯气是炼油化工装置生产过程中产生的伴生气体。它具有如下特点：（1）易燃易爆，低压瓦斯中常常有H2、C2H2及其它烃类有机物，同时含少量O2是一种非常危险的爆炸性气体；（2）有毒且具有酸性及腐蚀性，通常低压瓦斯气中含有H2S、CO等有毒腐蚀性气体，同时还含有水或水蒸气，在它们的共同作用下，对一般金属具有较强的腐蚀性；（3）组分复杂多变，含有C1～C6以及H2S等物质。低压瓦斯气主要成分及含量如表1所示。

表1 低压瓦斯气主要成分及含量表

1 工艺流程简介

瓦斯回收装置有3台压缩机（J-001/J-002/J-003），一般正常运行时一开两备，而每一台压缩机含有两级气缸，回收的低压瓦斯气经压缩机两级压缩进行升压处理，其工艺流程简图如图1所示。

由图1可知每次经气缸压缩升压后都需要通过循环水冷却器进行冷器，循环水冷却器采用的是U型管式换热器，换热器壳程介质为瓦斯，管程介质是循环水，而本次发生腐蚀泄漏的循环水水冷却器是运行了2年时间的J-001压缩机一、二级循环水冷却器，相关水冷器运行参数具体数据如表2所示。

表2 J-001压缩机一、二级循环水冷却器运行参数表

图1 瓦斯回收装置压缩机工艺流程简图

2 运行情况

本次发生腐蚀泄漏的循环水冷却器是压缩机J-001一、二级循环水冷却器，相关循环水冷却器设备参数如表3所示。

表3 J-001压缩机一、二级循环水冷却器设备参数表

3 腐蚀失效分析

3.1 宏观检查

将压缩机J-001一、二级循环水冷却器进行拆检清洗后，管束、管板腐蚀宏观检查情况如图2所示。

图2 压缩机J-001一、二级循环水冷却器腐蚀形貌图

由图2可知E-001A管板均匀腐蚀严重，如图2中A处，大部分管束与管板焊肉腐蚀殆尽、焊缝开裂，该处也是发生腐蚀泄漏的主要部位，管束外壁U型弯处均匀腐蚀明显，但无腐蚀泄漏痕迹；E-001B采用碳钢+热固化涂层防腐，管板涂层附着情况较好，无明显腐蚀现象，但水压试验发现E-001B有两根管束发生泄漏，对泄漏管线进行检查发现管束中段有多个直径5mm左右、深2mm左右的坑蚀，腐蚀宏观形貌如图2中B处。

3.2 检测分析

将压缩机J-001一、二级循环水冷却器进行拆检清洗前，宏观检查情况如图3所示。

由图3可知，压缩机J-001一、二级循环水冷却器壳程表面都沉积有大量胶泥类物质，沉积的胶泥类垢物取垢样进行分析，其结果如表4所示。

图3 压缩机J-001一、二级循环水冷却器清洗前宏观图

表4 J-001压缩机一、二级循环水冷却器 管束外表面垢样分析结果

由表4可知J-001压缩机一、二级循环水冷却器管束外表面垢样中主要为有机类物质，主要原因是因为瓦斯中含有种类多样的有机物质，在压缩过程中发生化学反应，产生大量胶泥类物质沉积。

将J-001一级循环水冷却器管束外表面胶泥类物质清理后取腐蚀垢样进行能谱分析，其结果如图4所示。

由图4可知J-001压缩机一级循环水冷却器管束外表面腐蚀物的主要构成为铁的硫化物及铁的氧化物。

图4 压缩机J-001一级循环水冷却器腐蚀垢样能谱分析

4 结论及建议

4.1 结论

（1）压缩机J-001一、二级循环水冷却器管束外侧、挡板及U型弯处腐蚀的主要原因是胶质物沉积导致垢下腐蚀；

（2）压缩机J-001一级循环水冷却器腐蚀[1]主要分布在管板焊缝处，而查阅近年来循环水系统水质控制参数、腐蚀及结垢监测数据均无超指标现象，故主要原因是冷却器在备用期间循环水进出口阀关闭，循环水侧未采取放空等防腐蚀处理措施，导致长期存留在管束侧的循环水水体恶化，加剧循环水侧腐蚀；

（3）压缩机J-001二级循环水冷却器的热固化涂层可有效减缓循环水腐蚀，介质侧局部涂层遭到破坏后，形成大阴极、小阳极的腐蚀环境，加速腐蚀。

4.2 建议

（1）对发生泄漏的管束及腐蚀减薄超过40%的管束及时进行堵管处理；

（2）制定压缩机入口过滤器清理制度及频次，减少低压瓦斯中固体颗粒物进入压缩工艺处理单元，降低循环水冷却器发生垢物沉积导致垢下腐蚀的风险；

（3）备用循环水冷却器循环水侧进行放空处理或保持循环水流动，防止循环水密闭导致水质恶化引起腐蚀[2]。

（4）循环水冷却器循环水侧建议安装过滤器或反冲洗阀，防止破损填料及杂物堵塞管束，导致 腐蚀；

（2）根据循环水冷却器运行情况制定拆检计划（建议不超过一个大检修周期），进行腐蚀减薄检测及失效分析，水试漏、涡流检测单管程不合格比例大于10%，建议更换管束；水试漏、涡流检测单管程不合格比例大于5%，重点监控运行，并建议购置备用管束；

（6）瓦斯回收装置压缩机J-003一、二级循环水冷却器于2019年大修后管束更换成不锈钢，累计安全平稳运行近2年，本次拆检时管束外侧无胶泥类沉积杂物，且管束表面也无较明显腐蚀，故建议对压缩机循环水冷却器管束进行材质升级，降低腐蚀泄漏风险。

5 结语

低压瓦斯管网系统中介质组分较复杂，含有大量有机物质，且含有硫化氢、CO2等多种腐蚀性物质，是石化行业中易腐蚀部位，又在压缩过程中易产生胶泥及单质硫，沉积于管束，发生垢下腐蚀，因此需对该处水冷器进行重点管控，一方面需要定期对介质侧沉积物的清理，降低垢下腐蚀，另一方面需要加强对停运设备的防腐蚀处理，防止循环水侧水质恶化对水冷器的腐蚀，具备条件的可以进行材质升级处理。