1 概述

    中石油寧夏石化公司通過煉油裝置改擴建工程，原油加工能力從150萬噸/年上升至500萬噸/年，催化裂化加工能力從60萬/年提高到260萬噸/年。隨著煉油裝置加工量的提高，煉油廠循環水的使用量也從6000m3/h提高到16000m3/h。眾所周知，采用循環冷卻水是工業節約水資源的重要途徑，高濃縮倍數運行的循環水，不但滿足生產要求節約用水，而且還可以減少對環境的污染，對循環水腐蝕速率的控制好與壞，將直接影響循環水中換熱器設備、循環水管線、涼水塔等的使用壽命，研究循環水腐蝕設備機理，研究如何控制好腐蝕速率，如何選擇防腐材料、防腐隔離層，延長設備的使用壽命，對搞好煉廠循環水設備的腐蝕與防護工作具有很重要的意義。

    2 煉油廠循環水腐蝕機理

    循環水系統是煉油廠的重要系統之一，對循環水腐蝕速率控制不好，由于系統腐蝕造成設備或管道的泄漏，將直接會導致煉油廠全部停工，嚴重影響煉油廠的生產安全及經濟效益。

    循環水對設備的腐蝕主要是指鋼鐵材料與水的金屬腐蝕，金屬腐蝕是一個電化學過程。

    水是極性分子，溶解能力很強。水中的陽離子有K+、、 Na+、Mg2+、Ca2+等，陰離子有Cl--、SO42--、HCO3--、CO32--等，水中的溶解氣體有O2、CO2等，同時還含有有機微生物、有機油脂、懸浮顆粒泥沙膠體等。

    由于種種原因，鋼鐵的金屬表面并不是均勻的，當它與水接觸時，會形成許多微小的腐蝕電池（微電池）。其中活潑的部位則成為陽極，腐蝕學上把它稱為陽極區；其中不活波的部位則成為陰極，腐蝕學上把它稱為陰極區；

    陽極反應：Fe→Fe2++2e 陰極反應：1/2O2+H2O+2e→2OH-

    沉淀反應：Fe2++2OH-→Fe（OH）2 總反應：Fe+1/2O2+H2O→Fe（OH）2

    水中的陽離子還會與OH-離子產生其它的副反應：

    Ca2++2OH-→Ca（OH）2

    Ca（OH）2+Ca（HCO3）2→2CaCO3+2H2O

    Ca（OH）2+Mg（HCO3）→CaCO3↓+MgCO3+2H2O

    Mg2++2OH-→Mg（OH）2

    MgCO3+Ca（OH）2→CaCO3+Mg（OH）2

    煉油廠循環水中金屬腐蝕加入各試劑的目的：

    使用緩蝕劑的目的是對金屬進行鈍化，在金屬表面形成耐腐蝕層，隔斷與水的接觸，從而達到減緩水對金屬腐蝕的目的。

    水垢是水中的溶解鹽類結晶析出沉積在金屬表面的物質，隨著循環水溫度升高和PH值升高，將導致鹽類溶解度下降，水垢成垢量增加。水垢增加將阻礙熱交換器的熱傳導效率，降低水流量，嚴重時將堵塞管路或換熱器，不但增加垢下腐蝕，而且增加能耗和維修費用，因此必須在水中加入阻垢劑。

    污泥和生物粘泥是水中的懸浮物塵粒，由微生物殘骸、油等沉積而成，容易為結垢提供晶核堵塞管路或為由微生物成長提供條件。可用加入分散劑、旁濾或在線過濾等方法減少污泥和生物粘泥。

    循環水中微生物主要有細菌、真菌、藻類。循環水中細菌主要有異養菌、自養菌、霉菌、酵母菌等。即以有機物為食物來源的細菌都稱為異養菌，自養菌是以二氧化碳，碳酸鹽作為食物來源的細菌。霉菌、酵母菌是不能進行光合作用的真核生物。真菌對金屬并沒有直接的腐蝕性，但它產生的粘狀沉積物會在金屬表面建立差異腐蝕電池而引起金屬的腐蝕，并且粘狀沉積物覆蓋在金屬表面，加快金屬的點腐蝕而形成銹垢。死亡的藻類會變成循環水系統中懸浮物和沉積物。在換熱器中，惡性循環，為細菌和霉菌提供食物。在新鮮水中，一般來說細菌和藻類都較少，但在循環冷卻水中，由于養分的濃縮，水溫的升高和陽光的照射，給細菌和藻類創造了迅速繁殖的條件。藻類形成的團塊容易堵塞換熱器中的管路，降低循環水的流量，從而降低換熱器的換熱效果。因此，必須要控制微生物生長，破壞微生物的生存環境，合理使用氧化性殺菌劑和非氧化性殺菌劑。

    3 煉油廠循環水腐蝕速率的控制

    循環冷卻水中影響管內壁面腐蝕的因素主要有水流的流速、溶解氧、二氧化碳、氯離子、硫酸根離子、硬度、電導率、pH值、溫度等。影響管外壁面腐蝕的因素有濕度、pH值和導電性能。通過對煉油廠一循循環水系統進行長期調研和摸索，研究確定出煉油廠循環水系統的三個主要腐蝕影響因素是氯離子、PH值和鈣離子， 它們的波動范圍分別是：氯離子為500mg/L以下、PH值為7.5～8.5、鈣離子為200ppm以下。

    4 煉油廠循環水設備防護

    ①剛建好的煉油新系統由于沒有經過運行，設備內部一般比較干凈，因此必須對循環水系統進行預膜處理，通過掛片實驗表明，未預膜的試片的腐蝕速度至少是預膜試片的2～5倍，在金屬表面形成一層完整而耐蝕的保護膜，是循環水系統正常運行的一個重要步驟。

    ②定期根據實際情況對在線 冷卻循環水系統進行化學清洗，殺菌滅藻、粘泥剝離，酸洗除垢、中和排污，重新預膜，直到轉入正常的循環水處理。

    ③換熱器是煉油裝置與循環水有關的關鍵設備之一，合理選用換熱設備管束材料和厚度，將會減少腐蝕，延長換熱設備使用壽命。

    ④對換熱器管束內壁刷涂料進行防腐。如涂料成份為環氧與氨基樹脂的合成物，該材料屬熱固化型由高分子組成。在耐弱酸強堿及水中氧化劑腐蝕特別好。防腐后的管束可以在殼程入口溫度小于160℃使用，基本解決了管束內壁金屬表面腐蝕問題。

    ⑤由于水相換熱器中腐蝕介質中多為堿性介質，將化學鍍鎳技術應用于換熱器管束，由于化學鍍鎳的優異耐堿腐蝕性，不但使使用壽命顯著提高，而且還能抗水中硫介質延緩冷卻水的結垢速度。

    ⑥在檢修換熱器管束時，用高壓水射流技術對管束內壁進行清洗銹垢層，該技術清洗能力強，屬于機械清洗方法之一。

    ⑦如煉油廠二循的風機葉扇原先采用普通碳鋼和防腐漆，因循環水藥劑中含有酸性和堿性等氣體，且使用環境濕度太高，使用壽命僅有4個月左右（發生脫漆和氧化腐蝕斷裂）。改為橡膠或玻璃鋼襯層防腐后，使用壽命延至兩年左右，保證了安全生產，又節約了資金。

    ⑧寧夏石化煉油廠地下循環水管線，因為循環水水壓較高，非金屬管強度不夠，一般是采用碳鋼管外加氧化煤瀝青作為防腐隔離層。

    5 結束語

    “他山之石，可以攻玉”。根據各個煉油廠循環水設備的腐蝕及結垢情況不同，應該采用“因地制宜、區別情況、對癥下藥”的治病方法。但是煉油廠循環水設備的腐蝕機理和處理方法都大同小異。具體采用什么方法，這就需要我們在實際工作中不斷地去研究、試驗，不斷地總結經驗，把循環水設備的腐蝕損失降低到最低程度。

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責任編輯：劉洋

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