酸水汽提装置回流系统设备腐蚀原因分析及对策

2015-11-29蔚永清

石油化工腐蚀与防护 2015年2期

蔚永清

(神华宁夏煤业集团煤炭化学工业分公司，宁夏银川 750411)

随着环保要求以及相应法规的日趋严格，酸水汽提装置作为化工生产必设的环保设施，其重要性日渐突出。神华宁夏煤业集团煤化工分公司烯烃公司酸水汽提装置于2010 年建成投产，至今已运行近4 a，在此期间该装置多次因回流系统相关设备的严重腐蚀而停车检修。

1 生产概况

1.1 工艺流程说明

来自界区内的变换装置、低温甲醇洗装置、硫回收装置和界区外火炬凝液罐的酸水汇入酸水收集罐(D-45801)降压闪蒸。闪蒸气并入酸水汽提塔(T-45801)塔顶酸性气管线一并送入硫回收装置，稳定后的酸性水用酸水泵(P-45801A/B)经酸水换热器(E-45801)预热至90 ℃送入酸水汽提塔(T-45801)，之后利用塔底低压蒸汽进行汽提，塔底废水送至界区外的污水厂。

由于硫回收装置对本装置送出的酸性气中各组分含量有严格的要求，为降低酸性气中蒸汽的含量，在汽提塔塔顶设置了冷凝回流系统。其中，回流系统包括汽提塔冷凝器(E-45803A/B)、凝液回流罐(D-45802)、凝液回流泵(P-45803A/B)以及彼此相连的管线仪表等设施。

1.2 主要运行参数

回流系统主要运行参数见表1。

表1 回流系统主要操作参数及设定值

2 原因分析

2.1 宏观腐蚀特征

腐蚀部位基体呈绿色和红锈色(如图1)，表面无金属光泽，呈灰色并显现粗大的晶粒，不平整有点蚀坑，局部存在大量蚀坑、穿孔和基体缺失。在腐蚀减薄区域腐蚀产物脱落，呈银亮色存在点蚀坑，正对流体面形成明显的减薄台阶。另外发现容器和连接管线应力集中区域(如弯头、焊接处等部位)腐蚀情况较严重。

图1 进口口环端面腐蚀形貌

2.2 回流凝液样检测

对最普工况的凝液样进行为期10 d 的跟踪检测，最后求取每个检测指标的平均值，结果见表2。

表2 酸水汽提装置回流凝液的检测结果 mg/L

2.3 设备材质分析

选取在材质和腐蚀特征最具代表性的汽提塔回流泵进口口环(见图1)为研究对象，分别对其进行了成分分析、金相分析和形貌分析，具体结果见表3 和图2。

图2 进口口环微观形貌

表3 化学元素成分分析结果 w，%

表4 金相组织分析结果

图3 进口口环夹杂物形态分布

由表3 可知，进口口环化学成分含量分别符合GB/T 20878-2007《不锈钢和耐热钢牌号及化学成分》标准中022Cr23Ni4MoCuN(2304)牌号材料和022Cr17Ni12Mo2(316)牌号材料。由表4 和图2-图3 可知，进口口环为不锈钢铸件，基体晶粒粗大，组织不均匀，并存在铸造缺陷缩孔和夹杂物。

2.4 腐蚀分析

酸水汽提装置回流系统中的设备是在多种腐蚀成分(H2S，H2O，Cl-，和等)并存的温热环境下工作，势必要接受多种腐蚀的考验。凝液中含量较高的Cl-属活性阴离子，易被吸附在金属表面某些点上，最终通过形成相应络合物而致使金属表面钝化膜发生破坏，形成点蚀坑。溶液中的成分又可以形成NH4HCO3和NH4HS 附着在设备表面，会因电极电位不同导致垢下局部腐蚀［1］。同时，每种腐蚀成分既可以自成腐蚀体系，又能组成多种联合腐蚀体系，最终导致设备的氢蚀或氢脆［2-5］，加之电导率较高亦可能发生电化学腐蚀和杂散电流腐蚀。

另外，设备冶金质量差，制造工艺不规范，局部应力大也是产生腐蚀的重要原因。