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裂解气压缩机段间换热器的防腐蚀技术探讨点击：1830 日期：[ 2014-04-26 22:00:59 ] |
| 裂解气压缩机段间换热器的防腐蚀技术探讨 白天相 (大庆石化公司化工一厂, 黑龙江 大庆 163714) 摘要：裂解气压缩机组段间换热器的腐蚀问题是多年来困扰该设备连续运转的难题, 文中阐述 了采取阴极保护技术后, 可以有效地抑制管束、管板的腐蚀发生, 同时减少了水垢沉积, 提高了 设备使用寿命和换热效果。 关键词：换热器; 阴极保护; 腐蚀; 水垢沉积 中图分类号：TB657 文献标识码: B 文章编号:1671- 4962(2008)03- 0034- 02 裂解气压缩机组段间换热器是裂解装置压缩 机组系统的关键设备。裂解气通过段间换热器与循 环水换热, 达到降低温度、冷凝重组分的目的。裂解 气压缩机组段间换热器见图 1, 设计参数见表 1。 在热裂解气和循环水的作用下, 特别是近年 来随着裂解气压缩机出口温度的升高, 冷凝器管 程腐蚀和结垢现象日趋严重, 换热效率越来越低。 每次检修时, 需要进行高压水射流清洗和化学清 洗。2006 年检修时, 分别对部分裂解气压缩机组段 间换热器进行了更新, 采取了阴极保护技术, 事实 证明该项技术收到了良好效果。 1 防腐蚀技术 1.1 阴极保护 在金属表面通入足够的阴极电流, 使阳极溶 解速度减小, 这种防止腐蚀的方法, 叫作阴极保护 法[1]。根据提供极化电流的方法不同, 阴极保护可分为牺牲阳极和外加电流阴极保护 2 种。裂解装 置对裂解气压缩机组段间换热器采用的是牺牲阳 极保护法。 1.2 牺牲阳极保护法 牺牲阳极法是用腐蚀电位[2]比被保护金属腐 蚀电位更小的金属或合金与被保护体组成电偶电 池, 依靠负电性金属不断溶解产生的电流对被保 护金属构成保护的方法。由于低电位金属在电偶 电池中作为阳极, 偶接后其身腐蚀速度增加, 故称 作“牺牲阳极”。 ( 1) 工艺特点 ① 不需要外加直流电源, 适用于无电源地区。 ② 驱动电压低, 输出功率低, 保护电流小且不可调 节。阳极有效保护距离小, 使用范围受介质电阻率 的限制。但保护电流的利用率较高, 一般不会造成 过保护, 对邻近金属设施干扰小。③ 阳极数量较 多, 电流分布比较均匀。但阳极重量大, 会增加结 构的重量, 且阴极保护的时间受牺牲阳极寿命的 限制。④ 系统牢固可靠, 施工技术简单, 单次投资 费用低, 不需要专人管理。 ( 2) 对材料的要求 牺牲阳极法适用于负电位的金属材料, 当在 电解质中被保护的金属结构接电时, 牺牲阳极优 先溶解, 释放出的电流使金属结构阴极极化到保 护电位而实现保护, 因此阳极材料必须满足 3 项 要求。 ① 要有稳定的电位。牺牲阳极不仅要有足够 负的开路电位而且要有足够负的闭路电位, 在工 作时保持有足够的驱动电压。所谓的驱动电压是 指在有负荷的情况下, 阴、阳极之间的有效电位 差, 在保护系统中总有电阻存在, 只有具有足够的 驱动电压才能克服回路中的电阻, 向被保护的结 构提供足够大的阴极保护电流。良好的牺牲阳极 在工作电流下阳极极化应该很小, 由于牺牲阳极 应有足够大的工作寿命, 所以它的电位应长时间 保持稳定。 ② 要有稳定的电流效率。牺牲阳极的电流效 率是指实际电容量与理论电容量[3]的百分比。理论 电容量是根据法拉第定律计算得出的消耗单位质 量牺牲阳极材料所产生的电量。由于阳极本身的 局部电池作用, 产生的电量并不能全部用于阴极 保护, 所以会有部分电量消耗于牺牲阳极的自身 腐蚀, 牺牲阳极的电流效率高, 表示自腐蚀电流 小, 由此决定了其使用寿命长, 经济性好。 ③ 表面溶解均匀, 腐蚀产物松软, 易脱落, 不 致形成硬壳或致密高阻层。 牺牲阳极的性能主要由材料的化学成分和组 织结构决定。对钢结构, 能满足以上要求的牺牲阳 极材料主要是镁及其合金、锌及其合金和铝合金。 依据操作条件和介质特性, 裂解气压缩机组 段间换热器选用镁合金( 即 Mg- 6Al- 3Zn- Mn) 作为 阳极材料, 这种材料的腐蚀产物无毒, 溶解比较均匀。 2 阳极材料的安装 阳极材料内部有铁芯保证强度, 用镁合金制 成的阳极做成块状, 把螺栓焊接到隔板上, 用以固 定阳极块, 并起铁芯作用。安装位置见图 2。 3 防护效果 3.1 腐蚀情况 2007 年检修时, 打开裂解气压缩机组段间换 热器封头检查, 管程防腐蚀效果良好, 管内壁、管板腐蚀产物微量, 不需要清洗, 减轻了检修工作强 度。 3.2 结垢情况 观察管程结垢现象, 封头内部、管束存在一种 白色片状物质( 类氧化镁) , 但管束没有结垢, 这种 类氧化镁物质起到了阻止管束结垢作用, 无须化 学清洗, 节省了化学清洗费用。阴极保护前和阴极 保护后腐蚀与结垢现象对比见图 3, 4。 3.3 节能情况 通过阴极防护, 裂解气压缩机组段间换热器的换热效果得到了提高, 降低了压缩机进出口裂 解气温度, 极大的改善了压缩机组的运行工况, 使 机组效率得到提高, 长期运行节能效果明显。 4 结束语 牺牲阳极保护法简单、易行, 裂解气压缩机组 段间换热器经过管程防腐保护, 有效地提高了设 备的使用寿命, 节省了设备清洗费用, 减轻了检修 劳动强度, 同时, 机组运行的能耗也大大降低。 参考文献: [1] 李祉川.腐蚀与防护手册[M] .北京: 化学工业出版社, 2004: 25- 28. [2] 张宴.管道及其设备的腐蚀与防护[M] .北京: 石油工业出版社, 2002: 56- 60. [3] 傅玉华.石油化工设备的腐蚀与防治[M] .北京: 机械工业出版 社, 2001. |
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