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脫硫裝置換熱器腐蝕分析與狀態(tài)評估

文檔作者：孫銀文檔來源： 1．北京化工大學(xué)機電工程學(xué)院 2．中國石油油遼陽化分公司		更新日期： 2026年05月18日	點擊數(shù)：
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脫硫裝置換熱器腐蝕分析與狀態(tài)評估
孫銀 ，
(1．北京化工大學(xué)機電 1程學(xué)院，北京100029；
2．『}】 油遼陽 化分公司，遼 j：遼l；閂1 1 1000)
摘要：針對30 kt／a脫硫及硫磺回收裝置原料水一凈化水換熱器嚴(yán)重腐蝕的問題，借助生產(chǎn)工藝
分析、宏觀檢查和垢樣分析，發(fā)現(xiàn)在溫度梯度下?lián)Q熱器的腐蝕行為。根據(jù)腐蝕的嚴(yán)重程度反推出
換熱溫度未達(dá)到工藝標(biāo)準(zhǔn)，并得到證實；對于腐蝕較為嚴(yán)重的部件進(jìn)行超聲波定點測厚，結(jié)合靜設(shè)
備狀態(tài)管理軟件(PCMS)對換熱器進(jìn)行RB1分析，得出RBI風(fēng)險矩陣、部件腐蝕速率以及下次建議
檢驗日期，分析腐蝕原因并給出防腐蝕建議 、
關(guān)鍵詞：換熱器溫度梯度靜設(shè)備狀態(tài)管理軟件RBI 腐蝕分析
遼陽石化公司30 kt／a脫硫及硫磺回收裝置
于2010年l0月建成中交，于2011年4月投產(chǎn)運
行，為公司重要的脫硫凈化裝置。其中原料水一凈
化水共六臺換熱器，2013年2月因管束腐蝕堵塞
對其中的I^Ii臺進(jìn)行了材質(zhì)升級。陔裝置于20l6
年8月隨傘廠裝置進(jìn)行統(tǒng)一大檢修，檢修時發(fā)現(xiàn)
更換管束的兩臺換熱器和其他四臺相比，腐蝕仍
然嚴(yán)重，嚴(yán)重影響裝置的安全運行，為此，就換熱
器出現(xiàn)異常腐蝕行為進(jìn)行了分析。
l 裝置狀況與腐蝕情況
1．1 酸性水汽提工藝流程
2 Mt／a加氫精制裝置、加氫裂化裝置、硫磺
收及再生裝置和常減壓裝置來的混合酸性水，脫氣
后先進(jìn)入原料水罐沉降脫油，再經(jīng)過原料水加壓泵
加壓后進(jìn)入原料水除油器進(jìn)一步脫油]-藝流程見
圖1。除油后的原料水經(jīng)進(jìn)料泵(234一P一201A／B)
加壓。再經(jīng)原料水一凈化水換熱器(234一E。201A—F)
換熱至110 ，進(jìn)入汽提塔(234 T一201)。塔底用
沸器(234一E．203)間接加熱汽提，控制塔底溫度
l25℃。汽提塔頂酸性氣f白ll0℃ 冷凝冷卻至
85℃后流人塔頂回流罐，冷凝液經(jīng)塔頂回流泵返
塔作為回流。主要的工藝流程：原料酸性水經(jīng)脫
干¨除油后，進(jìn)入汽提塔的頂部，塔底用0．9 MPa蒸
汽換熱汽捉，酸性水中的H s和Nil 同時被汽提。
塔頂酸性氣經(jīng)冷凝和分液后，冷凝液經(jīng)泵返塔作為
同流，含硫和氨的酸 氣送至硫磺回收及溶劑再牛
裝置，塔底即得到合格的凈化水，凈化水水質(zhì)滿足
I4
污水處理場進(jìn)水水質(zhì)的要求
1．2 技術(shù)參數(shù)
原料水一凈化水換熱器技術(shù)參數(shù)見表I
表1 換熱器(234一E一201 A—I )技術(shù)參數(shù)
注：201 3_02—16—201 34)3
1．3 腐蝕情況分析
脫硫裝置于2016年8川隨傘』‘裝 進(jìn)i 統(tǒng)
一大檢修，在檢修期問發(fā)現(xiàn)234一E一201A—F六臺
換熱器腐蝕嚴(yán)重，并且隨酸性水流川順序腐蝕JJl1
劇，234一E一201A腐蝕最為嚴(yán) ：管箱內(nèi)接僻內(nèi)仔
在坑蝕，坑深小于5 mm，管箱內(nèi) 有大量腐蝕坑，
坑深小于5 mm，焊縫及隔板腐蝕嚴(yán) ，封頭局部
存在坑蝕，坑深小于4 mm，浮頭傘而坑蝕， 大坑
深處于浮頭邊緣處，最大坑深小于5 mn ．管束腐
蝕輕微。除此之外的5臺換熱器Li王有類似騰蝕情
況。根據(jù)工藝過程分析，凈化水止殼程，酸性水止
管程。管箱存在嚴(yán)重腐蝕，ifl『凈化水并沒訂腐蝕
性，【 此封頭異常的腐蝕情況}兌『j』J J 管程}1I r泄
收稿日期：2017-08—1 1；修改稿收到FJ j9】：2017-09—2I．．
作者簡介：孫銀(1992一)，北京化工人 壩J 研究 ．研究
領(lǐng)域為化工管道和煉化裝置的惦蝕 控制。E-mail：s-myin．
buet@ outlook．corll
第6期 孫銀．脫硫裝置換熱器腐蝕分析與狀態(tài)評估 專 論
漏，根 場宏觀槍 結(jié) 分析，很 l『能浮 邊
緣處的坑蝕 致仔在管 1人】的峻性水fJI}2Il：Ii進(jìn)入先
原料水
234
，山女終 敏J 封頭I，i9腳蝕 換熱器情蝕 f 況
2祠J 3 、
原料水進(jìn)料泵
234一P一2O lA／B
圖I 酸性水汽提工藝流程
圖2 浮頭腐蝕示意
圖3 封頭腐蝕不恿
1．4 垢樣分析
為 實換熱器234一E一201 A僻程中浮
泄漏，對換熱器殼程垢樣進(jìn)行采樣，得到』 I也j-．1殳1
像幣【I能}f孚分析 4干¨l皋J 5，元素分析結(jié)
表2。從以【 垢樣分析結(jié) 町以看 垢樣一f，包
塔頂Iiil流泵
234— P—．202A／B
的 兒索為O，S幣¨ ， r1 硫含量遠(yuǎn)f t-凈化
水標(biāo)準(zhǔn)，分析垢樣的卜 成分為鐵的瓴化物和硫
化物』i lj．禽鰱較商，說明僻 的酸 水進(jìn)入r
殼 刈’殼 進(jìn)行r腳蝕 、It J廠內(nèi)提供資料得
， }發(fā)換熱器僻 住20l3 q-：2月進(jìn)行J 材質(zhì)升級，
l并【I．水JKii)10試沒仃發(fā) 漏 根據(jù)現(xiàn)場宏觀榆杏
和垢樣分析結(jié)果IJJ‘知， ： II，的浮頭發(fā)I卜r泄漏
圖4 殼程垢樣局部電子圖像
能鰱／kV
圖5 殼程垢樣能譜分析
表2 234一E-201 A能譜分析 “，，％
元素
數(shù)值
(： S ¨ri Cr Fc ()
9．15 l6．16 O．58 0．85 l8．05 54．67
1．5 溫度梯度下的腐蝕行為及原因分析
從腐蝕檢 情況看，六臺換熱器的腐蝕隨著
換熱過程的進(jìn)行愈發(fā)嚴(yán) ， I1進(jìn)入汽提塔的兩
臺換熱器234一E-20lA／B尤為突出。尤水H s在
250 ：以下腐蝕性較弱；住 濉下的 H S氣體
中，鍘鐵表斷，1-成的是尢保護(hù)性的 。S ；在
100 的H S生成的也是尤保護(hù)性的Fe S ；在飽
和H，S水溶液一fI'碳鋼在5()0【 下塵成的足無保
護(hù) 的Fe。s 和少 的FeS； 1溫度升高劍l00～
150 時，生成的址保護(hù)性較 的FeS 干¨FeS? ．．
根撕該裝置的q-： I2藝標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)過換熱器進(jìn)入汽
提塔的溫度為I】0℃ ，岡此腐蝕嚴(yán) 的換熱器應(yīng)
陔足處于中 1的234一E-201C／I)，但是這 脫場檢
企情況相悖，探究j 原 很有 I』能足換熱湍度不
達(dá)標(biāo)導(dǎo)致?lián)Q熱器蚌常的腐蝕行為。根拊脫場檢查
情況 1分析，開／I：運行時，酸 水經(jīng)過換熱 進(jìn)入
汽捉塔的溫度為80～90℃ ，利JIj質(zhì)量擬火法計算
H，s腐蝕速率，譙試驗溫度范『 內(nèi)(80～1 l0 oC)
呈現(xiàn)}“先增加 降低的變化規(guī)律。當(dāng) 度低于
90℃，腐蝕速率隨著溫度的升I島而增JJlI； 90℃
時，腐蝕速率達(dá)到最大值 該溫度 內(nèi)換
熱 發(fā)生腐蝕牛成的是尤保護(hù)性的Fe S f1l少量
Fe，溫度升高反應(yīng)速率加快，腐蝕加劇。
2 腐蝕機理
在酸性水汽提工藝中，由于原料L}1禽有S，
cl，N和O等元素，導(dǎo)致在 藝反應(yīng)過程中會生成
腐蝕性較強的H s以及部分HC1，形成H S—HC1一
H，O電化學(xué)腐蝕體系。腐蝕的發(fā)生除腐蝕介質(zhì)
本身外，還與溫度、壓力和電導(dǎo)率等一系列的環(huán)境
索銜不可分。}{i于換熱器材質(zhì)為碳鋼，其主要
成分仍為Fe。Fe j H s發(fā)，li反應(yīng)后，會彤成一
層保護(hù)金屬防止繼續(xù)腐蝕的鈍化膜(保護(hù)膜)
環(huán)境中存在HCI，其中cl一對于Fe及 保護(hù)膜
有著極強的穿透 ，加上在酸性環(huán)境巾，進(jìn)一步加
劇r這種反應(yīng)：Fe。j鹽酸的反應(yīng)以及鹽酸與硫化
、l 鐵的反應(yīng)。往低溫或pH值較高時，生成的
FeCI，義可以 H，s發(fā)生町逆反應(yīng)， 成FeS沉
淀的川時產(chǎn)生HCI，促使腐蝕進(jìn)一步加劇 。保
I6
護(hù)膜不斷被破壞，同時酸性環(huán)境 斷增強，該反J、
適宦的溫度條件下，金屬表面 斷被腐蝕，農(nóng)lfI
發(fā)生嚴(yán)重的坑蝕，腐蝕 t小斷被破壞，使得坑蝕腐
蝕速率成倍增加，導(dǎo)致管箱和封頭發(fā)，t-嚴(yán) 的膳
蝕。由于腐蝕點相對于 個封頭 箭箱來說 {
還相對較小，這會彤成小 極大 飯的電化學(xué)腐
蝕回路。ljl1極反應(yīng)牛成的硫化鐵腐蝕J盤物主
Fe。s ，F(xiàn)e S ，F(xiàn)eS， 1 FeS，通常足·種 缺陷
的結(jié)構(gòu)，它與鋼鐵表聽的結(jié)合力層，易脫落，埸
氧化，}乜化較 IF，于足作為陰極‘j鋼鐵基體構(gòu)成
一個活性的微電池，對鋼鐵基休繼續(xù)進(jìn)行腐蝕．
腐蝕產(chǎn)物的，卜成隨著IJH值、H S禽f}}等參數(shù)I『lj
變化。其 Fe s 的保護(hù)性最 ， S 相比，
FeS，，F(xiàn)eS r較完整的品格 陣，1人I此保tJ
較好 。flI于酸性水經(jīng)過換熱器的換熱溫度術(shù)
達(dá)到工藝標(biāo)準(zhǔn)，牛成的腐蝕產(chǎn)物土 是Fe s ，
介質(zhì)為50℃ 左 的酸性水換熱器的腐蝕產(chǎn)
物主要為FeS，這樣就形成了在該溫度梯度下的
腐蝕現(xiàn)象。
3 靜設(shè)備狀態(tài)管理軟件(PCMS)狀態(tài)評估
3．1 PCMS應(yīng)用特點
PCMS軟件已經(jīng)在全球15個 家68個地
廣泛應(yīng)用，在莢國60％ 的企業(yè)都在使用該軟件，
用領(lǐng)域廣泛，主要集一fl 在航 航人、 油人然
、金屬冶煉和化 等行業(yè)。PCMS軟什擁有較
為完善的中心數(shù)據(jù)庫， 『“】公司J 川的數(shù)掂 資
源相互獨 ， 不干擾； 的刷，、Jl|j‘以獲得／f ¨
的權(quán)限，允許各自操作，例如某些 能是 談，／fr
些可以更改數(shù)據(jù)；町以汁算多種介質(zhì)和材質(zhì)，并I{．
【叮以計算軟什不包括的材料，}{『J于lll_ 輸入材料的
卡¨關(guān)參數(shù)，軟件即可汁算；與常川的RB1分析抖1
比有較大優(yōu)勢，常用的RBI當(dāng)測得^ 厚值不足
li、f t，無法計算腐蝕速率，采用API58I 家建議的
腐蝕速率，以此來判斷沒備或裝置的腐蝕狀況，缺
乏針對性。PCMS可以利用兩組以I 的壁厚伉}If
根據(jù)壁厚腐蝕速率計算腐蝕速牢，得?腐蝕狀況，
削斷失效可能性及其后果得出風(fēng)險等級。
3．2 PCMS的實施
(1)數(shù)據(jù)采集預(yù)處理
針對換熱器的RB1分析，將234一E-201 A劃分
為一個腐蝕回路，記為C01；PCMS 求過 服務(wù)
中具有腐蝕性的介質(zhì)比率，查閱軟件r}】尢符合陔
過程流體信息，因此必須手動添加。根據(jù)臺賬資
料，該腐蝕回路中具有腐蝕性的介質(zhì)為NH 和
H，S，其中H，S含量42．16 kmol／h，H，O 量
4 249．60 kmo~h，NH 含量65．58 kmol／h。簡單
汁算得到H，S，H，O和NH 比例分別為0．97％ ，
97．53％ 和1．50％ 。現(xiàn)場測得數(shù)據(jù)分別選取最小
值：封頭l2．09 tnln，管束2．39 mm。
(2)風(fēng)險預(yù)測及計算
根據(jù)PCMS的流程依次從資產(chǎn)單元、設(shè)備、部
件、腐蝕回路和腐蝕監(jiān)測位置，將處理完的數(shù)據(jù)輸
入PCMS，此外還需要該設(shè)備的基本數(shù)據(jù)如工作
力、溫度、沒計壓力和部件的初始肇厚等，輸完
計算得出結(jié)果。
RBI風(fēng)險等級劃分為低、巾、巾高和高四類，
選擇參考價值較高的當(dāng)前風(fēng)險等級和預(yù)測風(fēng)險等
級(見圖6和圖7)，同時還能得刮最大的K期腐
蝕速率以及下次檢驗日期(見圖8)。
圖6 當(dāng)前風(fēng)險矩陣
圖7 預(yù)測風(fēng)險(帶有檢驗計劃)矩陣
從風(fēng)險矩陣中可以看出，當(dāng)前風(fēng)險和預(yù)測風(fēng)
險都屬于中等風(fēng)險等級，在現(xiàn)有的防護(hù)基礎(chǔ)上還
應(yīng)加強對該設(shè)備的監(jiān)測。選取封頭和管束兩個部
件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，PCMS會選取腐蝕速率較大的
部件作為最大的長期腐蝕速率，圖8中可以看出
最大長期腐蝕速率為0．1 97 mHl／a，同理也會選取
部件中最日．的監(jiān)測日期作為整個設(shè)備的最甲．監(jiān)測
日期。同時還有平均腐蝕速率、危險等級、長期腐
蝕速率、退役極限等。
竺!1 曼竺 !竺!塑! 皇苧曼曼 苧苧蔓! !I一!!! !
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圖8 厚度結(jié)果
(3)腐蝕機 驗
腐蝕機理見圖9。
‘ ? 一 一
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：三：：：：= ： ? ? ?? ： ～ ：
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圖9 腐蝕機理驗證
濕H，S腐蝕和氨應(yīng)力腐蝕 裂存在發(fā)生的
ur能性，這和之fji『分析的腐蝕機理大體一致，主要
I 別是換熱器凈化水中存在氯離子，但是氯離子
在 個過程【}|的比例無法計算，所以就無法考慮
氯離子對整個設(shè)備的影響，因此存在偏差。計算
出來的其他腐蝕機理均在考慮范圍之內(nèi)，這樣使
得防腐蝕工作更加方便，更具有針對性。
4 結(jié)論及建議
在原料成分分析，腐蝕回路劃分的基礎(chǔ)上，通
過傳統(tǒng)的超聲波測厚、宏觀榆查以及垢樣分析的
于段結(jié)合PCMS對腐蝕嚴(yán) 的換熱器進(jìn)行了全面
的分析，得出風(fēng)險矩陣，并給出長期腐蝕速率、建
議下次檢驗的日期，便于對裝置整體進(jìn)行平臺化
及系統(tǒng)化管理。
脫硫 硫磺同收裝置一直是煉油廠重點監(jiān)測
對象，原油含有的雜質(zhì)較多，雖然經(jīng)過預(yù)處理，但
仍含有較多的硫、氯和氮等元素。而脫硫足硫離
子集巾的環(huán)節(jié)，易形成H S—HC1一H O的腐蝕體
系，加之換熱器的換熱溫度在進(jìn)入汽提塔前未達(dá)
到上藝標(biāo)準(zhǔn)溫度，在酸性條件下，造成了換熱器的
l7
腐蝕異常。另外，由于內(nèi)部相對封閉的環(huán)境，還會
形成電化學(xué)腐蝕，兩種腐蝕相互促進(jìn)，在換熱器
管箱和封頭表面活性點的位置I 發(fā)生強烈腐
蝕，并且腐蝕逐步加劇，嚴(yán)重時將造成換熱器的
腐蝕火效
目內(nèi)外煉油廠防腐蝕對策主要包括原料控
制、 【藝防腐、腐蝕檢測、合理選材、陰極保護(hù)和涂
層保護(hù)等 ，結(jié)合測厚數(shù)據(jù)及PCMS分析結(jié)果，提
出以下防腐蝕建議：
(1)注入緩蝕劑。從工藝流程} 分析，換熱
器內(nèi)部 現(xiàn)酸性的腐蝕環(huán)境。建議在234一E一
201A—F換熱器進(jìn)口管線前增JJIJ緩蝕劑注入點，
持續(xù)注入緩釋劑，提升換熱器1人】部環(huán)境的pH值。
采Jf1以氯酸鹽為主要成分的緩蝕劑是冷卻水系統(tǒng)
常用的，鉻酸根離子是一種陽極(過程)抑制劑，
它LJj合適的陰極抑制劑組合時，能得到令人滿
意『fIi義經(jīng)濟(jì)的防腐蝕效果。 。
(2)控制介質(zhì)在換熱器的流速。根據(jù)以上結(jié)
果分析，換熱器的異常腐蝕行為是酸性水進(jìn)入汽
提塔溫度未達(dá)到T藝標(biāo)準(zhǔn)所導(dǎo)致。閃此在正常的
開車運行時，控制換熱器中介質(zhì)流速，實現(xiàn)酸性水
與凈化水之問的充分換熱，達(dá)到T藝標(biāo)準(zhǔn)溫度進(jìn)
入汽提塔，不僅能抑制硫化物在換熱器的腐蝕，還
能減輕汽提塔內(nèi)的腐蝕。
(3)腐蝕監(jiān)測。在預(yù)防腐蝕的I州時，還應(yīng)加
強臨測，在換熱器中加入腐蝕探針，實時監(jiān)測腐蝕
速率，進(jìn)行記錄與對比。此外，刈‘于換熱器中容易
腐蝕的部位進(jìn)行定點測厚也是腐蝕 ilt~?hl1lJ白勺有效手
段，能夠 解長時間內(nèi)換熱器的腐蝕情況，并塒預(yù)
防腐蝕以及檢修提供町靠的資料。
參考文獻(xiàn)
l 1] 伊忠，廖剛，梁發(fā)書．硫化氧的危 防護(hù)lJ]．油氣Ⅲ環(huán)境
保護(hù)，2004，14(4)：37—38
[2] 張清，李全安，文幾巴，等．溫度‘j油竹CO2／H2S騰蝕速率
的莢系[J]．焊管，2004，27(4)：16—18，74．
[3] 嬸嬸，E婧雅，13} 長城，等．稻殼肇活性炭仃!載納米Fe O
對水體巾羅丹明B的吸附[J]． 水技術(shù)．20l5，13(2)：61-
66．
『41 徐12Jt~．溫度x~7111 H1注水竹道內(nèi)電化 ：腐蝕的影響f J]．腐
蝕‘ 防護(hù)，2015，36(3)：226—229．
[5j 梁備’{ ，王建軍，高俊峰，等．島簸原汕加I lI常用材質(zhì)的耐
腳蝕性能[J]腐蝕與防護(hù)，2013，34(8)：734-738．
[6] 陳旺乍，南吳，劉紅．含鈦爐渣制光催化劑 化降解羅丹明
B廢水的研究[J]．化學(xué)工程帥，2008．I5l(4)：53—56．
(編輯王菁輝)
Corl’osion Analysis and State Assessment of Heat Exchanger in Desulfurization Unit
Sun n。’
(1．College of Mechanical and Electrical Engineering，Beijing Un iversity o／’
Chemical Technology，Beijing 1 00029，China；
2．C～』pC Liaoyang Petrochemical Company，Liaoyang l1 1 000，Ch ina)
XbstI’act：As for the SeVere(·‘)rrosion problem in heat exchangei of raw water—purification watm‘in a sulfui’ue(。()very unil，heat
ex(·hangei COl’rosion occurred under tempel ature gradient by means(1f produ( tion process analysis．1nacro inspe~。tion and scale
sample analysis．According to the sew~rity of corrosion．it was pl‘oved that the heat transfer temperatm’e did nf】I rI ach the[)rocess
standard． Ulti’asonic thickness n|easurenlenl was carried out on the parts which got more severe CO1。rosiol1； tlBI analysis was
carried out on heat exchanger combined with static equipment statLIS management software(PCMS)，which got RBI matrix，
component corrosion rate and next proposed inspection date． Finally，the COl’rosion reasons were analyzed and anti—CO1’rosi()n
suggestions were proposed．
Kc) 、、ords：heat exchanger，temperatm'e gradient，static equipment status management software，RBI，COl’rnsioiI analysis

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