高密度聚乙烯装置循环气冷却器腐蚀原因分析及防护.pdf

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1、设备与防腐齐QI鲁LU石油PE化TR工OC，H2E0M14IC，A4L2(2TE)C：H15N9OL—O1G6Y2高密度聚乙烯装置循环气冷却器腐蚀原因分析及防护吴立军(中国石化齐鲁分公司塑料厂，山东淄博255400)摘要：针对高密度聚乙烯装置循环气冷却器在使用中存在的腐蚀问题进行分析。通过采用相应的防护办法，取得良好的效果。关键词：高密度聚乙烯循环气冷却器腐蚀长周期中图分类号：TQ320．5文献标识码：B文章编号：1009-9859(2014)02—0159—041概述主要表现在冷却器换热管出现腐蚀泄漏，进而造中国石化齐鲁分公司塑料厂(简称齐鲁塑料成装置非计划停车。每次停开车的平均

2、时间约厂)高密度聚乙烯装置是以乙烯为主要原料，以40h，减产400t共聚产品，在不计入维修成本的丙烯、丁烯一1或己烯为共聚单体，采用原美国联情况下，直接经济损失约100万元。冷却器换热合碳化物公司(UCC)低压气相法聚合工艺生产管腐蚀表现为换热管外壁出现点蚀坑且多数集中高密度聚乙烯。装置由催化剂配制、原料精制、聚于折流板附近，内壁无腐蚀。腐蚀状况见图1。合反应、粉料贮存、混炼造粒、颗粒均化6个工段组成，有2条生产线，可生产23个牌号的高密度聚乙烯产品，目前形成规模生产的牌号有8个，广泛地用于农业、交通、建筑、轻工、重工、国防等领域。2存在的问题高密度聚乙烯装置的循环气冷却器是聚合反

3、应工段的重要设备，主要作用是冷却乙烯共聚产生的反应热。该冷却器的换热能力直接影响到共聚产品的质量和装置的长期平稳运行。图1冷却器换热管腐蚀状况示意装置内循环气冷却器共有4台(E1301A／B／C／D)，为立式单弓折流板换热器，两用两备。自该循环气冷却器为外填函式换热器，规格为2009年更新投用以来，存在使用寿命短的问题，61347mm×15275mm，其主要参数见表1。表1循环气冷却器主要参数收稿13期：2013—12—11；修回13期：2014—04—11。作者简介：吴立军(1978一)，男，工程师。2001年毕业于北京化工大学机械工程及自动化专业，2009年取得天津大学化学工程

4、专业工程硕士学位，现任中国石化齐鲁分公司塑料厂高密度聚乙烯车间设备员。电话：0533—7521574。齐鲁石油化工QILUPETROCHEMICALTECHNOLOGY2014年第42卷2009年、2010年先后更新投用的循环气冷却器使用状况见表2。表2循环气冷却器使用状况统计从表2可以看出，4台循环气冷却器中运行从循环气冷却器的管程和壳程的介质来看，周期最短的为68d，最长的不过329d；总体使用管程中的介质为乙烯和氮气，为非腐蚀性介质，不寿命最长为800d，最短为280d。因多根换热管会对换热管造成腐蚀；壳程介质为循环水，存在腐出现腐蚀泄漏，导致冷却器管束作报废处理，远远蚀管壁

5、的可能性。达不到此类冷却器的设计使用寿命(10～15a)。装置所使用循环水的工艺数据列于表3(近几年循环水工艺数据较为平稳，本文以2012年数3原因分析据为例)。表32012年循环水的工艺数据第2期吴立军．高密度聚乙烯装置循环气冷却器腐蚀原因分析及防护通过对循环水工艺指标及工艺运行条件进行电化学过程，促使腐蚀加速。分析，确定影响循环气冷却器换热管的腐蚀因素(6)流速主要有以下几点⋯：流速的增加将使金属壁和介质接触面的层流(1)阴离子层变薄而有利于溶解氧扩散到金属表面。同时流金属的腐蚀速度与水中的阴离子的种类有密速较大时，可冲去沉积在金属表面的腐蚀、结垢等切的关系。冷却水中cl一等活

6、性离子能破坏碳生成物，使溶解氧更易向金属表面扩散，导致腐蚀钢、不锈钢和铝等金属或合金表面的钝化膜，增进加速，所以碳钢的腐蚀速度是随着流速的升高而腐蚀；而铬酸根、亚硝酸根、硅酸根和磷酸根等阴加大的。随着流速进一步升高，腐蚀速度会降低，离子能钝化钢铁或生成难溶沉淀物而覆盖金属表这是因流速过大，向金属表面提供的氧量已达到面，起到抑制腐蚀的作用。从表3中看出cl一含足以使金属表面形成氧化膜，起到缓蚀的作用。量较高，但在偏碱性的水环境下，对碳钢的腐蚀影如果水流速度继续增加，则会破坏氧化膜，使腐蚀响较小，但对不锈钢的应力腐蚀开裂危害大。速度再次增大。(2)硬度一般水流速度在0．6—1．0m／s

7、时，腐蚀速度硬度过高时则会结垢，而且在一定条件下会最小。流速过低会使传热效率低和出现沉积，故引起垢下腐蚀。硬度太低，缓蚀剂与金属作用在壳程水冷器在0．6m／s以上为宜。金属表面形成的保护膜(缓蚀剂膜)难以形成，对(7)温度及热负荷缓蚀效果有影响。以磷系配方为例，Ca含量一在密闭式循环冷却水中，金属的腐蚀速度随般不得小于30mg／L，以形成磷酸钙的保护膜而温度的升高而直线上升。这是因为在密闭系统起到缓蚀作用。目前循环水的钙硬值偏大，从冷中，氧在有压力的状态下溶解在水中而