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[原创] 石化炼油厂气分冷凝器管束腐蚀与防护案例

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发表于 2020-5-22 10:24:00 | 显示全部楼层 |阅读模式

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本帖最后由 王巍2 于 2020-5-22 10:27 编辑

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。

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