冯方华
荆门石化炼油一部 湖北荆门 441000
摘要：在研究炼油厂常减压蒸馏装置塔顶空气冷却器的腐蚀情况时，需要对具体的腐蚀问题进行观察与分析，探讨导致它的空气冷却器腐蚀的主要机理以及失效原因。才能够提出有效的解决措施，对塔顶空气冷却器进行有效的防护，确保塔顶控制冷却器能够安全稳定运行，延长空冷器的使用寿命。
关键词：塔顶空气冷却器；腐蚀问题；防护措施
前言
石化公司炼油厂的常减压蒸馏装置在建成投产后设计的加工原油为低硫低酸原油，但是在炼油厂生产过程中，装置转为加工含硫含酸原油。因为原油性质的变化导致装置设备与工艺管道出现腐蚀情况。常压塔顶空气冷却器的腐蚀问题比较严重，对具体的腐蚀问题进行分析发现，常压塔换热器到空冷器的碳钢管道腐蚀问题比较严重，并且有穿孔情况，还有一些空冷器管束入口部位、钛管300~600毫米的距离范围内腐蚀严重，出现多次穿孔现象，有少部分空冷器的入口部分、碳钢板结与法兰也出现腐蚀与穿孔问题。
一、塔顶空气冷却器失效分析
对塔顶空气冷却器的具体腐蚀情况进行分析时，需要对出现腐蚀泄漏的管束进行失效分析。在炼油厂塔顶空气冷却器检查过程中发现出现失效的管束共4件，其中1号管束带有铝翅片、2号已经被腐蚀穿孔、3号存在腐蚀问题、4号细管为钛管。1号、2号、3号管件的内外表面都被严重腐蚀，并且内壁有腐蚀产物附着。4号钛管内壁有腐蚀产物附着，并没有出现腐蚀以及减薄特征。对空冷器的具体腐蚀情况进行分析，发现在管束内壁表面的腐蚀情况比较严重，存在局部穿孔问题，并且管内的腐蚀产物比较松散，容易清理，完成清洗作业后，管内壁并无金属光泽，存在大小不同、深浅不一的腐蚀坑。之后，对管束内的腐蚀产物进行分析，发现腐蚀产物中有大量的氯、硫、铁。进一步进行衍射分析，发现腐蚀产物的主要物质为硫化铁、氧化铁以及少量氯化物[1]。
二、塔顶空气冷却器腐蚀机理与原因
（一）腐蚀机理
对空冷器的腐蚀机理进行分析时，主要是分析塔顶馏出物的具体情况。在120℃的情况下，馏出物为气相混合物，其中HCl、H2S、H2O等，都以气相为主，腐蚀速率比较低。但是在经过换热器以及空冷器之后，馏出物的温度不断降低，H2O开始冷凝，HCl、H2S溶解在水中，出现腐蚀H2S-HCl-H2O体系腐蚀。
（二）失效原因
导致空冷器腐蚀的原因主要表现在以下方面：第一，原油性质变化。因为在空冷器设计时，是以低硫低酸原油加工为主的，但是在企业进行管束原油加工过程中，改变成对混合原油进行加工。而混合原油中含硫含酸，会对装置产生腐蚀。腐蚀比较严重的部位集中在空冷器的入口处以及插入钛管部位后300~600毫米的距离范围内。主要原因是装置处于满负荷的运行状态下，会导致腐蚀加重。除此之外，混合原油中轻质油量比较多，与原本设计加工的原油性质差别较大，原料中氢组分的含量比较多，会导致减压蒸馏装置的塔顶流速不断增加，温度也比较高，压力也相对较大，冷凝器存在负荷不足的问题，很容易使管道中的漏点位置后移。第二，换热器的效率降低。在装置运行过程中，常压塔顶的换热器主要是以动力厂热力运行的，在运行过程中不能满足冷凝要求，会使塔顶气体相变区朝着空冷期转移，从而导致空冷期的管束被严重腐蚀。第三，空冷器的工艺防腐使管理工作不到位。
在塔顶空冷器运行过程中采取的工艺防腐措施主要是一脱二注。而对装置塔顶冷凝水的具体变化情况进行分析，发现冷凝水的pH值与铁离子的质量浓度都存在一定的超标问题。尤其是pH值比较低的情况下，冷凝水内的质量浓度比平均值更高，说明存在严重的腐蚀情况。而导致pH值比控制指标更小的主要原因是在装置运行过程中频繁切换原油加工方案，并没有根据加工方案的变化情况，对工艺防腐蚀措施进行合理调整。除此之外，在装置运行中。注剂泵不上量会导致入口管道被堵塞。没有对这些问题及时处理，会使pH值小于控制指标。此外，pH值达标但仍然存在质量浓度超标的情况，主要是因为在运行过程中注剂质量不能满足塔顶系统的防腐蚀需求。再加上冷凝水pH值的变化幅度比较大，会直接影响空冷器的性能，导致其出现严重的腐蚀问题[2]。
三、塔顶空气冷却器防护措施
（一）加强pH值控制工作
在对塔顶空冷器腐蚀问题进行防护的过程中，必须认识到腐蚀问题本身是不可逆的。空冷器遭受腐蚀后会受到极大损伤，导致管束减薄。在装置的具体运行过程中，需要对工艺防腐蚀措施进行优化和改进，确保其能够满足原油加工方案变化后的防腐蚀要求。在实际运行期间，要重视注剂性能监测以及分析工作，对塔顶冷凝器pH值要进行合理控制，确保pH值的稳定性，可以降低管束的腐蚀问题。如果pH值在6以下，HCl腐蚀相对较强，pH值在8以上时，H2S的腐蚀情况加重。因此，对pH值进行合理控制，可以降低管束的腐蚀速率。在具体的防腐蚀管理过程中，最好将冷凝水的pH控制在6~8之间。要重视注剂日常管理作业，尽可能防止pH值超标，降低冷空冷器管束和工艺管道的腐蚀速率，确保装置系统能够安全运行[3]。
（二）加强注剂控制
在对空冷器腐蚀情况进行防护的过程中，还可以对注剂方式进行合理控制。现阶段，中和缓释剂在注入管道时采取的是垂直注入方式，在优化改进过程中可以适当增加弯头，确保注剂能够随着介质流动的方向水平注入。同时增加注剂喷嘴，可以使注剂在塔顶介质中能够均匀扩散。从而充分发挥注剂的应用价值。除此之外，还可以添加拌热或者预热注剂，对提高防腐蚀效果有积极作用。
（三）对注水量和注水方式进行科学选择
对注水量和注水方式进行控制，也有利于提高塔顶空气冷却器的耐腐蚀性能。在对注水量质量分数进行控制的过程中，需要以塔顶流出物总量的具体情况为基础进行合理调整，如果塔顶水内的Cl-、S2-质量浓度比较高，需要将注水量的质量分数控制为塔顶馏出物总量的7%~10%左右，如果塔顶水内相应物质含量浓度比较低，要将注水量的质量分数控制为4%~6%左右。加大塔顶的注水量，能够降低在塔顶系统中腐蚀性离子的质量浓度，从而降低管束被腐蚀的可能性。除此之外，还可以有效溶解和冲刷形成的结晶盐垢，可以防止空冷器入口以及钛管保护位置出现严重的腐蚀问题。
四、结语
综上所述，为了能够提高塔顶空气腐蚀防护水平，必须对空冷气管束腐蚀的具体情况进行深入分析。掌握空冷器的腐蚀机理以及导致管束失效的具体原因。与此同时，需要从不同角度出发，开展有效的防护工作。提高冷凝器pH值的稳定性、对注剂方式进行合理控制，同时要加强注水量和注水方式的管理工作。才能够提高塔顶空冷器耐腐蚀水平，确保空冷器的使用寿命以及使用性能。
参考文献：
[1]熊卫国， 许严. 减压塔塔顶油气空冷管束腐蚀原因分析[J]. 石油化工腐蚀与防护， 2019, 36(02):62-65.
[2]曲云. 常减压装置常压塔顶空冷腐蚀与防护研究[J]. 山东化工， 2020, v.49;No.390(20):116-117+119.
[3]张志. 常减压装置腐蚀分析及防护研究[J]. 南方农机， 2020, 051(003):106.