炼油化工热交换器的腐蚀泄漏问题原因分析及处理措施

炼油化工热交换器的腐蚀泄漏问题原因分析及处理措施

常昊

大庆石化公司炼油厂，黑龙江省大庆市 163000

摘要：热交换器是炼油化工生产中较为重要的一种设备，其运行环境较为复杂，极易受到各种因素的影响而发生腐蚀泄漏问题，进而引发火灾、爆炸等事故，对炼油化工企业的安全生产与发展产生较大影响，而且还会导致企业运营费用的增加，所以必须要对热交换器的腐蚀泄漏问题予以充分重视并采取措施进行有效处理。对此，文章对炼油化工热交换器存在的腐蚀泄漏问题及其相关进行了深入分析，进而对相关处理措施进行了探讨，以提高热交换器的使用效率，促进炼油化工企业的安全生产。

关键词：炼油化工；热交换器；腐蚀泄漏；处理措施；清洗方法

一、热交换器常见腐蚀泄漏及其原因分析

（一）表层磨损腐蚀

一是水的影响，炼油过程热交换器与介质水的不合理接触、使用，容易导致腐蚀泄漏。二是炼油热交换接触油类具备较高粘度，若是液体流速设置较低，会导致油垢沉淀形成腐蚀。若是液体流速设置较快，也会有产生较大的冲刷作用使得热交换器金属表面磨损，加速腐蚀泄露。三是为原油加工处理分解硫化物与氮化物，形成氨与HCN。介质与这些分解产物会反应形成H₂S-HCN-NH₄-H₂O的腐蚀环境，导致热交换器腐蚀泄漏。

（二）应力腐蚀

虽然热交换器是以金属材料制造，强度较大，但是在内外环境影响下，也会出现超出材料负荷作用导致装置出现应力裂缝，加剧腐蚀泄漏风险。而且热交换器在含有氯、硫、氢、氨等离子环境下进行长时间运行也会出现应力腐蚀。

（三）密封材料失效

热交换器密封是保障其运行效率的关键，而在密封结构中石棉垫片在介质影响下极易发生腐蚀现象，进而导致密封失效而发生泄漏问题。

二、热交换器出现腐蚀具体位置

（一）热交换器管道

催化裂化是炼油化工生产重要环节，因此催化裂化装置必不可少，而催化裂化反应会产生硫化氢、氯化氢等腐蚀性气体，进一步腐蚀热交换器管道。在涉及抽提、催化裂化等系统连接管束中腐蚀泄露问题较为常见。

（二）加氢装置

氢元素具备活跃的化学性质，使得加氢装置侵蚀现象最为严重。加氢装置中会产生NH₄CI、NH₄HS沉淀在装置管束中导致电化学腐蚀泄漏。并且，装置中流动原油不断增加，硫元素也越来越多，也加剧了加氢装置高压空冷器管束腐蚀泄漏。

（三）金属表面

原油含硫水平较高，在炼化过程中会与空气中的氧气、水分反应，形成SO₂、SO₃等具腐蚀性较强硫化物，其残留在热交换器金属表面会发生化学反应，导致金属结构蓬松、变脆，削弱金属材料强度。例如在蒸馏装置中，原油会与分馏塔顶部发生密切接触，进而腐蚀分馏塔顶。并且在硫化氢与水的双重作用下进一步剧腐蚀泄漏，而导致原油流入冷凝装置，降低炼油质量。

三、热交换器腐蚀泄漏处理措施

（一）改换密封材料

为确保热交换器运行较好密封效果，应加强密封性能更好、外界影响性较小密封材料的有效应用，以此优化热交换器密封效果。例如，波齿复合垫、金属缠绕垫等都是目前实用效果较好、密封性能较为稳定的密封材料。较之石棉垫片，这些新型材料的刚性、强度等优势更为明显，在热交换器密封中的应用能够有效改善密封泄漏问题。

（二）牺牲阳极保护法

外部物质影响下会导致热交换器发生电化学腐蚀，采用牺牲阳极保护方法能够有效预防这一腐蚀问题。阴阳极产生电腐蚀电流是产生电化学腐蚀主要原因。若是被防腐体金属电位较高，腐蚀电流则会流向低电位，达到防腐保护作用。对此，可在碳钢管道上选用铝材料作为阳极，在电化学反应下形成氧化膜进而阻止腐蚀电流产生，镀锌铝材料是较为常见的牺牲阳极。

（三）防腐涂料喷涂

喷涂防腐涂料能够使热交换器金属表面和流动介质隔离开来，避免了热交换器金属表面和外界因素产生腐蚀反应。防腐涂料的使用，能够形成一层有效的密封膜，提高防腐效果的同时还提高了热交换器整体密封性，降低了热交换器损耗。金属防腐涂料与无机防腐涂料是当前较为常用的防腐涂料类型。金属防腐涂料主要是采用电镀的方式覆盖在金属表面，来发挥材料隔离性能。无机防腐涂料则采用常规的涂刷方式，在应用过程需要加强对喷涂工序的严格把控，确保喷涂细致全面无死角，再经过高温烘烤，提高防腐涂层防腐效果。

四、热交换器清洗方式分析

（一）化学清洗

主要是采用化学清洗液并在热交换器表面擦拭的方式使得清洗液和装置表面油垢、水垢等发生化学反应溶解。化学清洗方法不需要进行热交换器拆卸即可实现对内部结构的清洗，在操作过程方面也比较简单便捷。但是，对清洗液调配的要求较高，若是调配的清洗液不合适，极易导致清洗液和表面金属发生化学反应而出现腐蚀泄露问题。目前较为常用的清洁液类型有化学溶解型、活性去污型、净化化学反应型等。清洗方式主要包括循环清洗法、冲击清洗法、浸渍清洗法。其中，循环清洗需要设计对循环泵的使用来实现清洁液在装置中的循环流动，在实际操作上的要求较高。化学清洗法的应用需要定期检查腐蚀现象，以防对交换器造成化学侵蚀腐蚀。

（二）物理清洗

这种方法主要是借助振动清洁机械外力来对粉碎污垢，再进行进行冲洗处理，实现污垢和装置金属表面分离达到热交换器清洁除垢效果。其中高压喷枪、超声波仪器等都是较为常用的物理清洗设备，同时也可以采用移动管道的方式进行污垢处理。物理清洗该种方法具备安全、高效、绿色环保的应用优势，整个清洁过程不会对装置产生腐蚀影响，也不会产生环境污染现象。然而，这种方法无法实现对装置的全方位清理，存在较多处理死角，尤其是难以有效处理设备内部污垢。

（三）生物清洗

该项方法主要是借助微生物的分解作用来对附着于金属表面的污垢进行降解分解，形成无毒害水溶性物质，实现污垢与金属表面分离。生物清洗实现污染物和有机物的充分分离实现了真正意义上的环保清洗。一般情况下其主要是利用有益菌体来与金属表面的油脂、油垢进行生化分解反应，来到达环保除垢效果。

（四）综合清洗

许多炼油化工企业缺乏对生产装置内外环境卫生的维护重视，装置运行监管力度不足，使得热交换器内的积累了厚且硬的污垢，采用单一的清洗方法难以达到全面清理污垢的效果。此时则需要采用综合的清洗方法，其应用顺序是先采用化学试剂进行初步清洗，酸化污垢，再使用超声波振动，使污垢脱落，之后使用高压水枪进行水冲冲洗，达到彻底清除污垢效果。

五、结束语

总而言之，在炼油化工生产中热交换器发挥着至关重要的作用，其运行效果将会对炼油质量产生直接影响，唯有对热交换器腐蚀泄漏问题予以高度重视，深入分析腐蚀泄漏的成因及位置，进而采取有效处理对策，才能确保热交换器运行的稳定、安全，为炼油生产的安全、高效进行提供保障。

参考文献：

[1] 唐琦凌, 祝锦见, 高强,等. 探讨柴油加氢装置高压热交换器腐蚀泄漏原因分析及预防措施[J]. 中国化工贸易, 2019, 011(015):209.

[2] 蔡岳飞.炼油化工热交换器的腐蚀泄漏问题及处理措施[J].设备管理与维修,2019(20)：28-29.

[3] 王晓伟、耿言隆、仇颖. 板式热交换器板片应力腐蚀失效分析[J]. 山东化工, 2020, v.49;No.392(22):90-92.