滿曉霞（茂名瑞派石化工程有限公司，廣東茂名 525011）

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酸性水汽提裝置氨汽提塔再沸器腐蝕原因及應(yīng)對措施

滿曉霞
（茂名瑞派石化工程有限公司，廣東茂名 525011）

摘 要：簡述茂名石化200t/h酸性水汽提裝置概況及裝置運行情況，對氨汽提塔底再沸器的腐蝕原因從腐蝕介質(zhì)、腐蝕機理、裝置處理量與設(shè)備運行周期的關(guān)系等方面進(jìn)行詳細(xì)分析說明，提出了幾種防腐防垢措施，并針對裝置處理量的不同，制定了幾種氨汽提塔底再沸器的設(shè)計方案，為今后此類裝置的設(shè)計提供借鑒。

關(guān)鍵詞：酸性水汽提裝置；再沸器；鎳磷化學(xué)鍍；超聲波防垢設(shè)施

1 概述

酸性水汽提裝置是講煉油廠內(nèi)各裝置產(chǎn)生的含硫、含氨污水，進(jìn)行脫氣、除油處理后，再進(jìn)行加熱汽提，脫除其中的硫化氫及游離氨，使水質(zhì)得到凈化的裝置。裝置生產(chǎn)的凈化水一部分作為上游裝置的注水及洗罐水等進(jìn)行回用，剩余的排至污水處理場，處理合格后排放。

本裝置是污水處理場排放合格的重要保障，是典型的環(huán)保裝置。

2 裝置現(xiàn)狀

茂名石化在2009年建設(shè)了一套200t/h的酸性水汽提裝置。裝置采用雙塔加壓汽提工藝，主要包括原料預(yù)處理、硫化氫汽提、氨汽提、氨精制及生產(chǎn)液氨五大系統(tǒng)。分離設(shè)備主要包括硫化氫汽提塔及氨汽提塔，所以本裝置有硫化氫汽提塔塔底再沸器及氨汽提塔塔底再沸器。兩臺再沸器均為固定管板式換熱器。

3 裝置運行情況

裝置自2009年9月27日一次開汽成功后，硫化氫汽提塔塔底再沸器運行良好，未出現(xiàn)過內(nèi)漏情況；氨汽提塔塔底再沸器運行效果不理想。截止2010年8月30日因氨汽提塔底重沸器出現(xiàn)內(nèi)漏停工，裝置按220t/h的最大酸性水處理量生產(chǎn)了僅十一個月。在第一次裝置停工中，氨汽提塔底重沸器（換-1205）經(jīng)過試壓、堵漏，共有205根換熱管進(jìn)行了堵管處理。

氨汽提塔底重沸器（換-1205）經(jīng)過處理后，裝置于2010 年9月7日開工，截止2010年12月28日因氨汽提塔底重沸器再次出現(xiàn)內(nèi)漏停工，裝置按250t/h的酸性水超負(fù)荷處理量生產(chǎn)僅三個多月。在第二次裝置停工中，氨汽提塔底重沸器（換-1205）經(jīng)過試壓、堵漏，共有352根換熱管進(jìn)行了堵管處理，合計兩次共有557根換熱管進(jìn)行了堵管處理。從運行情況來看，裝置存在的主要問題就是氨汽提塔再沸器的管束堵塞，引起管束腐蝕而發(fā)生內(nèi)漏。

4 腐蝕原因分析

4.1 腐蝕介質(zhì)

經(jīng)化驗分析，被堵的557根換熱管中的堵塞物主要是凈化水中的硫酸鹽沉積物。根據(jù)結(jié)垢物取樣分析結(jié)果來看，氨汽提塔底重沸器內(nèi)的沉積結(jié)垢物中，硫酸根含量為229.02mg/l，氯離子含量為1492.44mg/l，所以氨汽提塔底重沸器的內(nèi)漏原因主要是凈化水中的硫酸根形成硫酸鹽結(jié)垢后，發(fā)生了氯離子腐蝕，從而導(dǎo)致了換熱管的泄漏所造成。

4.2 腐蝕機理及特征分析

4.2.1 腐蝕特征

根據(jù)腐蝕特征，金屬腐蝕可分為全面腐蝕和局部腐蝕兩大類。本裝置的氨汽提塔底再沸器腐蝕的主要特征是：換熱管內(nèi)有較多的結(jié)垢物，裝置運行一年左右，約有14%的換熱管堵塞；根據(jù)以上腐蝕特征來看，氨汽提塔底再沸器腐蝕是典型的局部腐蝕中的點腐蝕。

4.2.2 腐蝕原因

金屬材料按腐蝕原因可分為大氣腐蝕、海水腐蝕、酸堿鹽腐蝕、沖刷腐蝕、生物腐蝕等。

氨汽提塔底再沸器管程中物料為含凈化后的水，其中含有NH4+、CL-、SO3-、微量H2S及NH3。在140℃時，再沸器換熱管內(nèi)受熱面因蒸發(fā)會形成堿的濃縮，一段時間后硫酸鹽就在換熱管內(nèi)沉積結(jié)垢，因結(jié)垢物中除硫酸鹽外還含有較高的CL-，由于CL-對碳鋼表面鈍化膜的破壞性很大，常常是點腐蝕反應(yīng)過程中的腐蝕促進(jìn)劑，因此，點腐蝕在含氯離子較高的環(huán)境氛圍內(nèi)更容易產(chǎn)生。根據(jù)以上腐蝕原因來看，氨汽提塔底再沸器腐蝕原因是酸堿鹽的腐蝕。

5 氨汽提塔再沸器幾種防腐措施

5.1 材質(zhì)選擇

因氨汽提塔再沸器殼程介質(zhì)為1.0MPa、260℃的低壓過熱蒸汽，殼程選用Q345R是完全合理的。

目前，常用的換熱管束材質(zhì)主要有四大類：碳鋼（10#或20#）、低合金鋼、奧氏體不銹鋼、雙相鋼。

5.1.1 碳鋼（10#或20#）

當(dāng)裝置處理量低時，再沸器中氨鹽濃度相對較低，管束中不易結(jié)垢，對碳鋼來說可以耐CL-腐蝕；但如果裝置處理量大時，再沸器中氨鹽濃度相對較高，如果管束中氨鹽析出結(jié)垢，

因結(jié)垢物中含有CL-含量較高，碳鋼管束就會發(fā)生點腐蝕。根據(jù)裝置實際操作經(jīng)驗來看，裝置處理量在100t/h酸性水以下時，氨汽提塔再沸器管束建議采用碳鋼；裝置處理量超過150t/h，若用碳鋼管束，必須同時采取鎳磷鍍管內(nèi)防腐及超聲波管外防垢措施，否則管束較易被腐蝕。

5.1.2 低合金鋼

低合金鋼主要包括16Mn和鉻鉬鋼管。與碳鋼管相比低合金管主要是使用溫度較高（或較低），其抗腐蝕性能與碳鋼管相當(dāng)。氨汽提塔再沸器操作溫度為147℃，溫度較低，存在的問題主要是腐蝕問題，所以沒有必要用低合金管。

5.1.3 奧氏體不銹鋼

奧氏體不銹鋼中的Cr和Ni使不銹鋼在氧化性介質(zhì)中生成一層十分致密的氧化膜而成為耐腐蝕性能最主要的合金元素，但當(dāng)介質(zhì)中有CL-時，CL-可破壞局部鈍化膜，鈍化膜在局部微小的膜破口處的金屬成為陽極，其電流高度集中，破口周圍大面積膜成為陰極，因此腐蝕迅速向內(nèi)發(fā)展，形成孔蝕，所以氨汽提塔再沸器管束不宜選用奧氏體不銹鋼材料。

5.1.4 雙相不銹鋼

雙相不銹鋼是在其固溶組織中鐵素體相與奧氏體相約各占一半，一般量少相的含量也需要達(dá)到30%。在含C較低的情況下，Cr含量在18%～28%，Ni含量在3%～10%。有些鋼還含有Mo、Cu、Nb、Ti，N等合金元素。該類鋼兼有奧氏體和鐵素體不銹鋼的特點，與鐵素體相比，塑性、韌性更高，無室溫脆性，耐晶間腐蝕性能和焊接性能均顯著提高；與奧氏體不銹鋼相比，強度高且耐晶間腐蝕和耐氯化物應(yīng)力腐蝕有明顯提高。

5.2 管程抗垢措施

5.2.1 選擇合理的管速

因氨汽提塔再沸器管程易堵塞，所以設(shè)計時換熱器的管程流速不能太低、管徑不宜小、換熱管不宜過長。按以往設(shè)計經(jīng)驗，管程液體流速應(yīng)保持在1.5m/s以上、管徑25mm以上、管長為3m左右。設(shè)計時在滿足再沸器換熱面積要求的前提下，為保證換熱管內(nèi)介質(zhì)流速，面積裕量不建議取太大，30%即可，以減少換熱管硫酸鹽的沉積。

5.2.2 管內(nèi)防腐措施

再沸器管內(nèi)壁采取鎳磷鍍防腐措施，加強換熱管的抗腐、抗污、抗垢的能力。

鎳磷化學(xué)鍍是最具代表性的化學(xué)鍍技術(shù)之一。鎳磷化學(xué)鍍鍍層由胞狀組織構(gòu)成，非晶態(tài)鎳磷合金是均一的單相體系，不存在晶界、位錯等組織缺陷以及化學(xué)成分偏析，亦不會產(chǎn)生晶間腐蝕和應(yīng)力腐蝕，耐點蝕性能遠(yuǎn)比晶態(tài)合金好。如果選用碳鋼管束，建議管內(nèi)進(jìn)行鎳磷鍍防腐。

5.2.3 管外防腐措施

增加在線超聲波防垢設(shè)施，確保設(shè)備滿足裝置長周期生產(chǎn)的需要。

超聲波防垢是一種機械震動在介質(zhì)中傳播過程，主要是利用超聲波功率聲場處理流體，使流體中的垢物質(zhì)在超聲波作用下，理化指標(biāo)和形態(tài)產(chǎn)生變化，使成垢分散、松散、粉碎、脫落，不容易附著在管壁上，從而達(dá)到了換熱器防垢除垢的效果，改善并提高了熱傳導(dǎo)效率。

6 結(jié)　論

本著實現(xiàn)裝置“安、穩(wěn)、長、滿、優(yōu)”運轉(zhuǎn)，且盡量減少投資的原則，通過對腐蝕原因及防腐防垢方案的分析比較，筆者認(rèn)為酸性水汽提裝置氨汽提塔再沸器的設(shè)計方案與裝置處理量有很大的關(guān)系。對處理量在100t/h及以下的酸性水汽提裝置，氨汽提塔再沸器換熱管堵塞不嚴(yán)重，建議再沸器管程采用碳鋼，管束內(nèi)采用鎳磷化學(xué)鍍可以確保正常的設(shè)備運轉(zhuǎn)周期。

參考文獻(xiàn)

［1］ 閆康平，陳匡民.過程裝備與防護(hù)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009.

Sour Water Stripper Means Ammonia Stripper Reboiler Corrosion and Countermeasures

Man Xiao-xia

Abstract：Description of Maoming Petrochemical 200t/h sour water stripper device before the device and operation of the ammonia stripping column bottom reboiler Corrosion in terms of corrosive media，the relationship between the corrosion mechanism，and means for processing the amount of equipment operating cycle，etc.detailed analysis shows that corrosion scale proposed several measures，and the amount of processing for different devices，and the development of several ammonia stripper bottom reboiler design，provide a reference for the future design of such devices.

Key words：sour water stripper unit；reboiler；nickel-phosphorus plating；ultrasonic scaling facilities

中圖分類號：TE986

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

文章編號：1003–6490（2016）02–0003–02

收稿日期：2016–01–27

作者簡介：滿曉霞（1979—），女，甘肅永登人，工程師，主要研究方向為煉油化工工藝設(shè)計。