煉化企業(yè)閉路循環(huán)水系統緩蝕技術(shù)的研究與應用

2011年第11卷第8期生產(chǎn)與環(huán)境編輯倪桂才煉化企業(yè)閉路循環(huán)水系統緩蝕技術(shù)的研究與應用汪北江(中國石油大慶石化公司質(zhì)量安全環(huán)保處,黑龍江大慶163714)摘要:分析了煉化企業(yè)閉路循環(huán)水系統腐動(dòng)力車(chē)間閉路循環(huán)水系統，主要為乙烯裝置蝕的原因，并以大慶石化公司所屬化工一廠(chǎng)為試裂解爐(A.E).丁二烯裝置室外轉動(dòng)設備提供冷點(diǎn),篩選了合適的緩蝕藥劑,并經(jīng)現場(chǎng)應用,達到卻用水，工藝運行條件為脫鹽水中添加乙二醇降了實(shí)用、經(jīng)濟、環(huán)保的目的。低冰點(diǎn),添加單乙醇胺穩定pH值,乙二醇濃度為關(guān)鍵詞:煉化企業(yè)閉路循環(huán)水系統 緩蝕60% ,冰點(diǎn)為. -52C, 來(lái)滿(mǎn)足冬季室外低溫運行條劑緩蝕技術(shù)件,泵出口壓力0.4 ~ 0.6 MPa,系統溫度在-30 ~50C范圍內變化。系統流程如圖1所示。中國石油大慶石化公司作為中國石油所屬的地區分公司,是以大慶油田原油輕烴、天然氣為主要原料,從事煉油、乙烯、塑料、橡膠、化工延伸乙二加工、液體化工、化肥、化纖生產(chǎn),并承擔工程技醇罐術(shù)服務(wù)、生產(chǎn)技術(shù)服務(wù)、機械加工制造、礦區服務(wù)等職能的特大型石油化工聯(lián)合企業(yè)。原油年加工能力650萬(wàn)噸,擁有生產(chǎn)及輔助裝置137套。近年z二醇泵來(lái)，公司所屬煉化單位閉路循環(huán)水系統的腐蝕問(wèn)乙烯裝置題日趨嚴重，雖然短時(shí)間內對生產(chǎn)裝置運行影響乙二醇泵不明顯，但從長(cháng)遠來(lái)看，腐蝕泄漏問(wèn)題將對產(chǎn)品地溝循環(huán)水→4直質(zhì)量及效益產(chǎn)生嚴重影響，因此對工業(yè)循環(huán)水系乙二醇冷卻器統采取有效的緩蝕措施對維持系統長(cháng)周期穩定運行是非常重要的"。2009年初,公司成立了課題攻圖1閉路循環(huán)水系統流程示意關(guān)組，以化工一廠(chǎng)為對象開(kāi)展了閉路循環(huán)水系.統緩蝕技術(shù)的專(zhuān)項研究，攻克技術(shù)難關(guān)，最終使收稿日期:2011-05-11閉路循環(huán)水系統腐蝕問(wèn)題得到徹底解決。作者簡(jiǎn)介:汪北江,工程師,注冊安全工程師，1994年畢業(yè)于哈爾濱工程大學(xué)環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)，1化工一廠(chǎng)閉路循環(huán)水系統概況中國煤化工質(zhì)量安全環(huán)1.1化工一廠(chǎng) 閉路循環(huán)水系統流程保處。MYHCNMHGSAFETY HEALTH & ENVIRONMENT.安全健康環(huán)境生產(chǎn)與環(huán)境2011年第11卷第8期1.2系統運行存在的問(wèn)題3試驗監測系統原設計只添加乙二醇，在長(cháng)時(shí)間封閉按照研究目標與內容，按步驟通過(guò)試驗監測運行后,系統藥劑量減少,應補加乙二醇、單乙以下數據。醇胺或脫鹽水。系統運行至現在，出現問(wèn)題如a)閉路循環(huán)水在運行條件下的碳鋼、銅腐蝕下。速率。a)運行中水質(zhì)變混濁并呈紅色。水質(zhì)分析結b)現場(chǎng)閉路循環(huán)水在試驗室條件下,加入復果見(jiàn)表1。分析數據表明,系統內總鐵量較高,有配緩蝕藥劑后,監測碳鋼與銅腐蝕速率值。鐵腐蝕傾向。c)在試驗室條件下,將商品藥劑配制的乙二表1化工一廠(chǎng)閉路循環(huán)水系統水質(zhì)分析數據醇水溶液加入復配的緩蝕藥劑,監測碳鋼、銅腐蝕速率值。分析項目總鐵離子1鈣離子1電導 1pHd)單乙醇胺溶液中碳鋼、銅的腐蝕速率。(mg'L')(mg*L") (μs'cm*)e)在不同的緩蝕藥劑投加濃度和pH值下的結果323348.7碳鋼、銅腐蝕速率。b)現場(chǎng)掛片測定系統的腐蝕狀況,銅腐蝕速f)閉路循環(huán)水中的異氧菌的測定。率超標,測定結果如表2。g)投加緩蝕藥劑后的冰點(diǎn)的測定。表2不同材質(zhì)掛片腐蝕速率監測數據mm/a4技術(shù)考核指標材質(zhì)碳鋼黃銅紫銅根據GB 50050- -2007《工業(yè)循環(huán)冷 卻水處理設計規范》要求,腐蝕速率控制標準如下:腐蝕速率0.004 70.78640.1855腐蝕速率標準值0.0750.005碳鋼腐蝕速率≤0.075 mn/a;銅腐蝕速率≤0.005 mm/a。1.3腐蝕原因分析根據上述監測數據，理論上分析腐蝕主要為5試驗數據與結論化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。經(jīng)過(guò)現場(chǎng)監測、試驗室試驗和經(jīng)濟性對比分1.3.1化學(xué)腐蝕析,結果見(jiàn)表3~5?；瘜W(xué)腐蝕是因系統中的銅材質(zhì)與單乙醇胺發(fā)由表3可知,在原系統中,乙二醇加緩蝕劑A生化學(xué)作用而引起的化學(xué)反應，生成銅氨絡(luò )離與對比藥劑B控制腐蝕的能力相當,且表中不同.子。反應式:Cu + 4NH3→Cu(NH)2*。.濃度緩蝕劑A均可滿(mǎn)足標準要求，考慮到經(jīng)濟1.3.2電化學(xué)腐蝕性,選用濃度較小的200 m/L。電化學(xué)腐蝕在腐蝕過(guò)程中有電流產(chǎn)生，按照在費用方面,乙二醇加緩蝕劑A低于對比藥電化學(xué)作用機理，系統中的金屬鐵是陽(yáng)極，氧是劑B,故最終選用乙二醇加緩蝕劑A方案。陰極,而引起鐵腐蝕。由表5可知，緩蝕劑A的濃度大于3100mg/L陽(yáng)極反應式:Fe→Fe2+ +2e ;條件下,可滿(mǎn)足碳鋼腐蝕速率≤0.075mm/a、銅腐陰極反應式: 02+ 2H2O + 4e→40H。蝕速率≤0.005 mm/a的標準要求。2研究目標與內容6現場(chǎng)應用a)在不改變現有工藝、水質(zhì)的運行條件下,在現有水質(zhì)條件下,綜合考慮經(jīng)濟、環(huán)保各.對系統腐蝕情況進(jìn)行分析。通過(guò)腐蝕試驗，評價(jià)個(gè)方面,在實(shí)際運行中,緩蝕劑A的控制濃度為不同緩蝕藥劑在不同條件下的緩蝕效果。4 000 mg/L,初次加藥量為6 000 mg/L。在化工一b)復配一種適合閉路循環(huán)水系統的緩蝕藥廠(chǎng)閉路水系統緩蝕試驗結束后，將緩蝕劑A投劑,降低系統內碳鋼、銅腐蝕速率至標準范圍內,加到系統中,同時(shí)腐蝕在線(xiàn)監測儀投人運行,測確保系統設備長(cháng)周期運行。定結果為碳鋼、紫銅。黃銅的腐蝕速率分別為e)通過(guò)試驗確定緩蝕藥劑的最佳投加量。0.0013,0.0中國煤化工足標準要求。HCNM HG30 SAFETY HEALTH & ENVIRONMENT2011年第11卷第8期.汪北江煉化企業(yè)閉路循環(huán)水系統緩蝕技術(shù)的研究與應用生產(chǎn)與環(huán)境表3在原系統中腐蝕速率對比結果mm/a掛片材質(zhì)乙二醇(60%)未對比藥劑 B按50%比例乙二醇(60% )加入不同濃度的緩蝕劑A(mgL")加入緩蝕劑配制的冷凍劑2005001 0002000.黃銅0.0020.001紫銅0.0050.0030.00碳鋼.0.003 .表4在原系統中藥劑費用對比序號藥劑名稱(chēng)配制藥劑濃度藥劑用量h藥劑費用1元乙二醇40.075220 03762009162藥劑A200 mg/L0.012540藥劑B50%33.0297 000(藥劑B+冷凍劑)表5閉路循環(huán)水系統投加不同濃度緩蝕劑A的席蝕速率掛片加入緩蝕劑前加入不同濃度緩蝕劑A(mg"1L;)材質(zhì)掛片腐蝕速率3100.4000500060007 000碳鋼0.004黃銅7經(jīng)濟、環(huán)境效益分析8參考文獻化工一廠(chǎng)閉路循環(huán)水系統緩蝕技術(shù)研究應用[1]孫元杰,劉建英,張強閉路循環(huán)冷卻水系統的緩蝕與阻垢措項目是中國石油大慶石化公司專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)的科研項施及其應用(C/2000全國鋼結構防腐蝕工程技術(shù)交流會(huì )論目，主要解決30x 104 t/a乙烯裝置配套引進(jìn)的室文集,上海:中國腐蝕與防護學(xué)會(huì ),2000外轉動(dòng)設備冷卻系統的金屬腐蝕問(wèn)題。通過(guò)研發(fā)Research and Application on Anti- corrosion緩蝕藥劑來(lái)減緩腐蝕，可以延長(cháng)設備的使用年Technology for Closed Loop Water System in限,增加生產(chǎn)裝置的運行周期。Refining Enterprise經(jīng)核算,年節約乙二醇補充量約為20 t,減少W ang Beijang藥劑成本約10萬(wàn)元。投加緩蝕劑A藥劑成本約5(CNPC Daqing Petrochemical Company Quality,萬(wàn)元/年,故年可節約藥劑成本5萬(wàn)元。Safety and Environmental Protection Department,按照上述腐蝕速率計算，設備檢修周期可以Heilongjiang, Daqing, 163714)從3年延長(cháng)至5年,可以帶來(lái)較大的經(jīng)濟效益。Abstract: The refining business closed loop water閉路循環(huán)水系統的腐蝕造成冷換設備的泄system because of corrosion, and Daqing Petrochemi-漏,將使化工產(chǎn)品質(zhì)量下降、損失增加，同時(shí)化工cal Company- owned Chemical Plant as a pilot產(chǎn)品泄漏進(jìn)水系統，置換過(guò)程的排放將造成水體screening of suitable corrosion agents, and after field污染，增加廢水產(chǎn)生量和污染物的排放量,也增application, to achieve a practical, economic, and en- -加了循環(huán)水系統水耗、藥耗等運行成本。緩蝕劑vironmental protection objectives.的使用可有效控制冷換設備的腐蝕泄漏，降低運Key words: refining company; closed water circula-行成本、減少物料損失，是一項有效的清潔生產(chǎn)tion system;中國煤化rmi -orosionon技術(shù)。technologyTYHiCNMHGSAFETY HEALTH & ENVIRONMENT?