炼油厂循环水腐蚀控制与设备防护对策研究

2017-01-18 12:43:10 作者：本网整理来源：网络分享至：

1 概述

中石油宁夏石化公司通过炼油装置改扩建工程，原油加工能力从150万吨/年上升至500万吨/年，催化裂化加工能力从60万/年提高到260万吨/年。随着炼油装置加工量的提高，炼油厂循环水的使用量也从6000m3/h提高到16000m3/h。众所周知，采用循环冷却水是工业节约水资源的重要途径，高浓缩倍数运行的循环水，不但满足生产要求节约用水，而且还可以减少对环境的污染，对循环水腐蚀速率的控制好与坏，将直接影响循环水中换热器设备、循环水管线、凉水塔等的使用寿命，研究循环水腐蚀设备机理，研究如何控制好腐蚀速率，如何选择防腐材料、防腐隔离层，延长设备的使用寿命，对搞好炼厂循环水设备的腐蚀与防护工作具有很重要的意义。

2 炼油厂循环水腐蚀机理

循环水系统是炼油厂的重要系统之一，对循环水腐蚀速率控制不好，由于系统腐蚀造成设备或管道的泄漏，将直接会导致炼油厂全部停工，严重影响炼油厂的生产安全及经济效益。

循环水对设备的腐蚀主要是指钢铁材料与水的金属腐蚀，金属腐蚀是一个电化学过程。

水是极性分子，溶解能力很强。水中的阳离子有K+、、 Na+、Mg2+、Ca2+等，阴离子有Cl--、SO42--、HCO3--、CO32--等，水中的溶解气体有O2、CO2等，同时还含有有机微生物、有机油脂、悬浮颗粒泥沙胶体等。

由于种种原因，钢铁的金属表面并不是均匀的，当它与水接触时，会形成许多微小的腐蚀电池（微电池）。其中活泼的部位则成为阳极，腐蚀学上把它称为阳极区；其中不活波的部位则成为阴极，腐蚀学上把它称为阴极区；

阳极反应：Fe→Fe2++2e 阴极反应：1/2O2+H2O+2e→2OH-

沉淀反应：Fe2++2OH-→Fe（OH）2 总反应：Fe+1/2O2+H2O→Fe（OH）2

水中的阳离子还会与OH-离子产生其它的副反应：

Ca2++2OH-→Ca（OH）2

Ca（OH）2+Ca（HCO3）2→2CaCO3+2H2O

Ca（OH）2+Mg（HCO3）→CaCO3↓+MgCO3+2H2O

Mg2++2OH-→Mg（OH）2

MgCO3+Ca（OH）2→CaCO3+Mg（OH）2

炼油厂循环水中金属腐蚀加入各试剂的目的：

使用缓蚀剂的目的是对金属进行钝化，在金属表面形成耐腐蚀层，隔断与水的接触，从而达到减缓水对金属腐蚀的目的。

水垢是水中的溶解盐类结晶析出沉积在金属表面的物质，随着循环水温度升高和PH值升高，将导致盐类溶解度下降，水垢成垢量增加。水垢增加将阻碍热交换器的热传导效率，降低水流量，严重时将堵塞管路或换热器，不但增加垢下腐蚀，而且增加能耗和维修费用，因此必须在水中加入阻垢剂。

污泥和生物粘泥是水中的悬浮物尘粒，由微生物残骸、油等沉积而成，容易为结垢提供晶核堵塞管路或为由微生物成长提供条件。可用加入分散剂、旁滤或在线过滤等方法减少污泥和生物粘泥。

循环水中微生物主要有细菌、真菌、藻类。循环水中细菌主要有异养菌、自养菌、霉菌、酵母菌等。即以有机物为食物来源的细菌都称为异养菌，自养菌是以二氧化碳，碳酸盐作为食物来源的细菌。霉菌、酵母菌是不能进行光合作用的真核生物。真菌对金属并没有直接的腐蚀性，但它产生的粘状沉积物会在金属表面建立差异腐蚀电池而引起金属的腐蚀，并且粘状沉积物覆盖在金属表面，加快金属的点腐蚀而形成锈垢。死亡的藻类会变成循环水系统中悬浮物和沉积物。在换热器中，恶性循环，为细菌和霉菌提供食物。在新鲜水中，一般来说细菌和藻类都较少，但在循环冷却水中，由于养分的浓缩，水温的升高和阳光的照射，给细菌和藻类创造了迅速繁殖的条件。藻类形成的团块容易堵塞换热器中的管路，降低循环水的流量，从而降低换热器的换热效果。因此，必须要控制微生物生长，破坏微生物的生存环境，合理使用氧化性杀菌剂和非氧化性杀菌剂。

3 炼油厂循环水腐蚀速率的控制

循环冷却水中影响管内壁面腐蚀的因素主要有水流的流速、溶解氧、二氧化碳、氯离子、硫酸根离子、硬度、电导率、pH值、温度等。影响管外壁面腐蚀的因素有湿度、pH值和导电性能。通过对炼油厂一循循环水系统进行长期调研和摸索，研究确定出炼油厂循环水系统的三个主要腐蚀影响因素是氯离子、PH值和钙离子，它们的波动范围分别是：氯离子为500mg/L以下、PH值为7.5～8.5、钙离子为200ppm以下。

4 炼油厂循环水设备防护

①刚建好的炼油新系统由于没有经过运行，设备内部一般比较干净，因此必须对循环水系统进行预膜处理，通过挂片实验表明，未预膜的试片的腐蚀速度至少是预膜试片的2～5倍，在金属表面形成一层完整而耐蚀的保护膜，是循环水系统正常运行的一个重要步骤。

②定期根据实际情况对在线冷却循环水系统进行化学清洗，杀菌灭藻、粘泥剥离，酸洗除垢、中和排污，重新预膜，直到转入正常的循环水处理。

③换热器是炼油装置与循环水有关的关键设备之一，合理选用换热设备管束材料和厚度，将会减少腐蚀，延长换热设备使用寿命。

④对换热器管束内壁刷涂料进行防腐。如涂料成份为环氧与氨基树脂的合成物，该材料属热固化型由高分子组成。在耐弱酸强碱及水中氧化剂腐蚀特别好。防腐后的管束可以在壳程入口温度小于160℃使用，基本解决了管束内壁金属表面腐蚀问题。

⑤由于水相换热器中腐蚀介质中多为碱性介质，将化学镀镍技术应用于换热器管束，由于化学镀镍的优异耐碱腐蚀性，不但使使用寿命显著提高，而且还能抗水中硫介质延缓冷却水的结垢速度。

⑥在检修换热器管束时，用高压水射流技术对管束内壁进行清洗锈垢层，该技术清洗能力强，属于机械清洗方法之一。

⑦如炼油厂二循的风机叶扇原先采用普通碳钢和防腐漆，因循环水药剂中含有酸性和碱性等气体，且使用环境湿度太高，使用寿命仅有4个月左右（发生脱漆和氧化腐蚀断裂）。改为橡胶或玻璃钢衬层防腐后，使用寿命延至两年左右，保证了安全生产，又节约了资金。

⑧宁夏石化炼油厂地下循环水管线，因为循环水水压较高，非金属管强度不够，一般是采用碳钢管外加氧化煤沥青作为防腐隔离层。

5 结束语

“他山之石，可以攻玉”。根据各个炼油厂循环水设备的腐蚀及结垢情况不同，应该采用“因地制宜、区别情况、对症下药”的治病方法。但是炼油厂循环水设备的腐蚀机理和处理方法都大同小异。具体采用什么方法，这就需要我们在实际工作中不断地去研究、试验，不断地总结经验，把循环水设备的腐蚀损失降低到最低程度。

更多关于材料方面、材料腐蚀控制、材料科普等方面的国内外最新动态，我们网站会不断更新。希望大家一直关注中国腐蚀与防护网http://www.ecorr.org