柴油加氢反应流出物后冷器腐蚀失效分析与防护措施
摘要：本文对某炼厂柴油加氢精制装置反应流出物后冷器腐蚀失效情况和引起腐蚀的原因进行了分析，并提出了有效的防护措施，确保了装置的安、稳、长生产。
关键词：冷却器、腐蚀原因、防护措施 1、 概况
反应流出物后冷器是该装置高压反应系统生产过程的主要设备之一，其流程编号为E1103。高压反应系统是将原料柴油与氢气混合，在高压、高温下反应，达到脱硫、脱氮、稀烃饱和的目的，从而提高柴油的辛烷值，其主要工艺流程如图1-1，见附页。
柴油加氢精制装置反应流出物后冷器型号为：BIUI300-4.8/0.63-620-6/0.9-2I,其工作条件如表1-1。
该冷却器自1999年11月投入使用以后，于2000年4月8日发现内漏，4月10日对该换热器进行抽芯检查发现管束多处发生腐蚀,有4根管子己经局部穿孔、泄漏，有9根管子外表面坑蚀深达1-1.2mm，导致冷却器早期损伤，不能正常运行使用，迫使装置停工抢修，损失很大。
表1-1： 设备名称 反应流出物后冷器 项目 工作压力（Mpa） 工作温度℃ 介质 程数 换热管直径×壁厚（mm） 换热管材质 壳程材质 2、腐蚀现场勘察
经实地勘察和工条件分析，反应流出物后冷器的腐蚀，主要在冷却管束外表面，内表面腐蚀比较轻微。腐蚀形态主要呈全面腐蚀和局部腐蚀两种。大部分管子腐蚀产物，呈黄褐色或黑褐色，且大量沉积在管束表面，使管子起皱、粗化、剥落、减薄甚至局部溃烂损伤。腐蚀部位清除腐蚀产物以后，发现其下表面有大量大小、深浅不等的凹坑，有的己穿孔，有的深达1-1.3mm，有的呈现溃疡状蚀坑。
在高温酸性硫化物腐蚀环境中，该冷却器仅使用5个月就发生泄漏。由于10号钢管束的腐蚀，严重地影响了正常的生产运行。考虑到厂生产平衡，装置
壳程 0.45 45 1 φ19×2 10号钢 16MnR低合金钢 装置名称 160万吨/年柴油加氢精制 E1103 管程 4.4 60 2 型号规格 BIUI300-4.8/0.63-620-6/19-2I 设备编号 循环水 反应流出物（柴油、氢气、H2S） 不能长时间停工，而该冷却器管束难以再长时间使用，决定对管束4根己穿孔和9根外表面坑蚀较严重的管子进行堵管，对该冷却器进行增加跨线处理，更改方案如附图2-1，同时制造新管束以待更换。实践证明该方案完全正确，在2000年4月8日发现冷却器再次内漏。此时，我们利用增加的跨线，把该冷却器甩出，避免了装置的停工，效益显著。
3、腐蚀机理分析。
通过现场勘察分析，柴油加氢装置反应流出物后冷器主要是循环水的腐蚀和垢下腐蚀。 3．1析氢腐蚀
当循环水存在有H+离子溶液时，溶液中的H+作为去极剂在阴极上放电，促使金属阳极溶解过程持续进行而引起的金属腐蚀，称为氢去极化腐蚀。碳钢在酸性介质中常常发生这种腐蚀。溶液中的PH值越小，越容易发生析氢腐蚀。 其反应式为：阳极：Fe→Fe2++2e-
+- 阴极：2H+2e→H2↑
下表为动力厂2000年1-4月循环水质的数据表。 表2-1：
月 项 份 目 PH值 浊度 总碱 总硬度 33.5 34.9 34.5 30.1 60.4 55 80.4 59.9 CL 20.8 20.7 30.8 24.4 一 二 三 四 7.59 42.8 7.51 29.48 7.54（5.35） 21.02 7.4 31.4（95.3） 由以上数据可以看出2000年1-4月水质的PH值是极不稳定的，其中三月份PH值最低为5.35，PH值的不稳定对E1103的腐蚀有一定影响。 3．2循环水腐蚀
循环冷却水系统中的金属腐蚀是电化学腐蚀，是在金属与水接触的表面，无数对阴阳极间电子通过金属本体流动的过程。和水接触的不同金属之类间或同一金属由于晶体不均匀性、杂质以及介质浓度、温度、传热的不均匀性等造成的电位差异，构成了宏观或微观电池。在阴阳极上发生以下的电化学反应，使金属发生腐蚀，其反应如下：
阳极：Fe→Fe2++2e 阴极：H2O+1/2O2+e→2OH-
总反应：Fe+H2O+1/2O2→2Fe（OH）2
阴极反应生成的Fe2+与阳极反应生成的OH-结合生成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁不稳定，在有氧存在时继续被氧化，反应式为：
氧氧Fe（OH）2??Fe（OH）3??Fe2O3H2O ????3．3垢下腐蚀
柴油加氢反应流出物后冷器设备大型化，而循环水进、出口直径只有DN200，循环水在壳程流速较慢，水中的垢物、缓蚀剂在金属表面不易扩散，结垢易沉积。从表2-1数据看出四月份水质中浊度的变化也很大，其中最大值为95.3，这为发生垢下腐蚀提供了条件，因为水中含有钙，镁离子和酸式碳酸盐等，当其流经传热表面时就发生如下反应：
Mg+HCO3→MgCO3+Mg（OH）2.MgCO3+CO2 Ca2++2HCO3→CaCO3+H2O+CO2
在循环水中加入聚合磷酸盐作缓蚀存如下反应： 3Ca2++2PO42-→Ca（PO4）2
此外，溶解在循环水中的氧还会造成金属腐蚀，形成铁锈，反应如下： Fe2++H2O→Fe(OH)2
反应的结果就是在管子传热表面上逐渐结垢，同时伴随铁锈的生成。因此冷却器运行一段时间后，由于垢层的影响，换热效果降低。
从以上分析可以看出，该冷却器由于循环水腐蚀，冷却水流速较慢，管子传热表面易沉积结垢，而由于水垢的存在，易造成管束的垢下腐蚀，金属在垢下腐蚀由于本身由化学腐蚀存在自催化作用，加速金属的腐蚀，使管束的使用寿命下降。
4、防护措施 4．1改善水质
由于水质差对冷换设备腐蚀是炼油厂普遍存在的现象，专业部门应加强对动力厂水质的监督，督促他们定期加药处理，使水质逐渐改善。
4．2加大冷却器壳程水的流速