石化炼油厂气分冷凝器管束腐蚀与防护案例

石油化工炼油厂气分冷凝器管束腐蚀与防护案例

1、腐蚀情况

  某公司重催装置检修，气体分馏的丙烷塔顶的脱丙烷冷凝器E1203／AB管束通过试压，其中E1203／B使用一年，一共堵管30根，堵管的直接原因是管束的外壁腐蚀比较严重。管束的材质为碳钢，规格型号为FLB1000-265-25-4。每台管束的换热管为588根。这两台的操作条件为：

                                                    操作条件

	介质	压力Mpa	温度℃
管层	循环水	0.4	40
壳层	冷凝汽（C2 C3）	1.85	48.6

2、使用情况

         ① E1203／A：92年开工投用到98年更换管束，01年8月末到02年6月为装置停工期间。管束02年堵管18根，今年堵管10 根，。共堵管28 根。单程堵管率最高为9％。

        ②E1203／B：92年开工投用到2001年更换1台管束。01年8月末到02年6月为装置停工期间。6月份开工前检修，该冷却器试压堵管81根，但管层堵管52根，堵管率为35.4%。2003年6月更换管束。今年9月份检修共堵管30根，原堵管有3根，共堵管33根。

       从现场堵管的情况及使用时间上看，E1203／B应该提前加工1台进行备用。

3、腐蚀原因分析

        从重催稳定系统稳定塔中（T304）分离的产品有稳定汽油、液化气和少量的不凝气。自罐区来的液态烃，通过E1201低温热水换热至81℃后进入脱丙烷塔（T1201）。塔顶气体经脱丙塔冷凝器（E1203／AB）冷凝后至脱丙烷塔回流罐（V1202），一部分给脱乙烷塔（1202），另一部分打回塔顶做回流，塔底C3 组分送入罐区。

        从管束的腐蚀情况看，管内、外壁同时存在腐蚀。但从腐蚀情况看，管内水侧的腐蚀速率不会这样快。所以其主要腐蚀在管束的外壁。该部位的腐蚀属于HCN－H2S－H2O的腐蚀。此部位的腐蚀是在CN－促进下、在碱性溶液中H2S－H2O的腐蚀。存在于稳定塔顶部及中部等部位。腐蚀呈均匀点蚀和蚀坑直至穿孔、腐蚀率为0.1-1mm/年。腐蚀反应为：

        H2S和钢生成的FeS在pH值大于6时，钢的表面为FeS所覆盖，有较好的保护性能、腐蚀率也有所下降。但是当有CN－存在时，它能溶解FeS保护膜，产生络合离子Fe(CN)4-6加速了腐蚀反应的进行。

                        FeS ＋ 6 CN－ = Fe(CN)4-6 ＋ S2－

         络合离子Fe(CN)4-6继续与Fe反应生成亚铁氰化亚铁Fe2[Fe(CN)6](在水中为白色沉淀)。从抽出的管束可以看到白色表面。

                      2Fe ＋ Fe(CN)4-6= Fe2[Fe(CN)6]↓

       停工时亚铁氰化亚铁又氧化而生成亚铁氰化铁Fe4[Fe(CN)6]3，成普鲁氏蓝色。从报废的管束外表面可以看到这种颜色。

                     6 Fe2[Fe(CN)6] ＋ 6H2O ＋ 3O2= 2 Fe4[Fe(CN)6]3↓ ＋ 4 Fe(OH)3

       所以说，停工时的腐蚀速度比装置开工时腐蚀速度要大。

       从以上原因分析可以看出，从稳定系统出来的液化气中存在HCN、H2S等腐蚀介质。所以同样存在HCN－H2S－H2O的腐蚀。通过低温热水换热（81℃）以气体进入脱丙烷塔，在E1203／AB进行冷凝。在从气体变成液体的相变过程中（低温腐蚀），对金属腐蚀比较厉害的。从管束的腐蚀形态可以看出，证明了这一点。

4、解决办法

        从管束的腐蚀情况及操作条件看，采用涂层对管束进行防腐可以解决该问题。目前有3种防腐涂层可以选择。①采用7910涂层；②Ni-P镀金属涂层；③钛纳米涂层。

        7910涂层：从实际使用情况看，对管束内壁防腐是相当不错的，但是对管束外壁解决油汽腐蚀，还是有一定的局限性。因对涂料耐油汽腐蚀方面还没有达到要求。从一套常减压初顶冷凝汽管束外壁7910涂层使用的情况看，破损是很厉害的，以致最后看不到防腐涂层。所以7910涂层在解决管束外壁腐蚀效果不好。

        Ni-P镀金属涂层：从理论上看采用该种涂层可以满足生产需要，但是从我厂实际使用情况看效果不好。关键是该涂层应该达到60微米可以满足需要，可使实际只能达到30微米（达到要求造价太高）。虽然表面看是把碳钢表面覆盖住，但是通过蓝点试验还有比较多的针孔。在使用过程中涂层过早的破坏，起不到防腐作用。另外，涂层与金属表面的腐蚀从电化学的角度看，涂层的电极电位比碳钢的电极电位要高。这样首先是碳钢腐蚀，这对管束的防腐蚀是很不利的。

         钛纳米涂层：该材料的耐蚀性与7910涂料相比，比7910涂料优越得多。钛纳米涂层具有① 抗渗透性强；② 抗腐蚀性高；③抗垢性好；④导热性好；⑤耐温性好；⑥耐磨性能好；⑦ 抗空蚀性能好；⑧ 耐水性好；⑨优异的抗焊缝腐蚀。

5、建议推荐

         通过以上分析建议使用钛纳米涂层对E1203／B更新的管束内外壁防腐。事实上采用钛纳米涂层基本解决了该冷凝器管束的腐蚀问题，涂装一次涂层可以使用6年以上。