炼化企业闭路循环水系统缓蚀技术的研究与应用

2011年第11卷第8期生产与环境编辑倪桂才炼化企业闭路循环水系统缓蚀技术的研究与应用汪北江(中国石油大庆石化公司质量安全环保处,黑龙江大庆163714)摘要:分析了炼化企业闭路循环水系统腐动力车间闭路循环水系统，主要为乙烯装置蚀的原因，并以大庆石化公司所属化工一厂为试裂解炉(A.E).丁二烯装置室外转动设备提供冷点,筛选了合适的缓蚀药剂,并经现场应用,达到却用水，工艺运行条件为脱盐水中添加乙二醇降了实用、经济、环保的目的。低冰点,添加单乙醇胺稳定pH值,乙二醇浓度为关键词:炼化企业闭路循环水系统 缓蚀60% ,冰点为. -52C, 来满足冬季室外低温运行条剂缓蚀技术件,泵出口压力0.4 ~ 0.6 MPa,系统温度在-30 ~50C范围内变化。系统流程如图1所示。中国石油大庆石化公司作为中国石油所属的地区分公司,是以大庆油田原油轻烃、天然气为主要原料,从事炼油、乙烯、塑料、橡胶、化工延伸乙二加工、液体化工、化肥、化纤生产,并承担工程技醇罐术服务、生产技术服务、机械加工制造、矿区服务等职能的特大型石油化工联合企业。原油年加工能力650万吨,拥有生产及辅助装置137套。近年z二醇泵来，公司所属炼化单位闭路循环水系统的腐蚀问乙烯装置题日趋严重，虽然短时间内对生产装置运行影响乙二醇泵不明显，但从长远来看，腐蚀泄漏问题将对产品地沟循环水→4直质量及效益产生严重影响，因此对工业循环水系乙二醇冷却器统采取有效的缓蚀措施对维持系统长周期稳定运行是非常重要的"。2009年初,公司成立了课题攻图1闭路循环水系统流程示意关组，以化工一厂为对象开展了闭路循环水系.统缓蚀技术的专项研究，攻克技术难关，最终使收稿日期:2011-05-11闭路循环水系统腐蚀问题得到彻底解决。作者简介:汪北江,工程师,注册安全工程师，1994年毕业于哈尔滨工程大学环境工程专业，1化工一厂闭路循环水系统概况中国煤化工质量安全环1.1化工一厂 闭路循环水系统流程保处。MYHCNMHGSAFETY HEALTH & ENVIRONMENT.安全健康环境生产与环境2011年第11卷第8期1.2系统运行存在的问题3试验监测系统原设计只添加乙二醇，在长时间封闭按照研究目标与内容，按步骤通过试验监测运行后,系统药剂量减少,应补加乙二醇、单乙以下数据。醇胺或脱盐水。系统运行至现在，出现问题如a)闭路循环水在运行条件下的碳钢、铜腐蚀下。速率。a)运行中水质变混浊并呈红色。水质分析结b)现场闭路循环水在试验室条件下,加入复果见表1。分析数据表明,系统内总铁量较高,有配缓蚀药剂后,监测碳钢与铜腐蚀速率值。铁腐蚀倾向。c)在试验室条件下,将商品药剂配制的乙二表1化工一厂闭路循环水系统水质分析数据醇水溶液加入复配的缓蚀药剂,监测碳钢、铜腐蚀速率值。分析项目总铁离子1钙离子1电导 1pHd)单乙醇胺溶液中碳钢、铜的腐蚀速率。(mg'L')(mg*L") (μs'cm*)e)在不同的缓蚀药剂投加浓度和pH值下的结果323348.7碳钢、铜腐蚀速率。b)现场挂片测定系统的腐蚀状况,铜腐蚀速f)闭路循环水中的异氧菌的测定。率超标,测定结果如表2。g)投加缓蚀药剂后的冰点的测定。表2不同材质挂片腐蚀速率监测数据mm/a4技术考核指标材质碳钢黄铜紫铜根据GB 50050- -2007《工业循环冷 却水处理设计规范》要求,腐蚀速率控制标准如下:腐蚀速率0.004 70.78640.1855腐蚀速率标准值0.0750.005碳钢腐蚀速率≤0.075 mn/a;铜腐蚀速率≤0.005 mm/a。1.3腐蚀原因分析根据上述监测数据，理论上分析腐蚀主要为5试验数据与结论化学腐蚀和电化学腐蚀。经过现场监测、试验室试验和经济性对比分1.3.1化学腐蚀析,结果见表3~5。化学腐蚀是因系统中的铜材质与单乙醇胺发由表3可知,在原系统中,乙二醇加缓蚀剂A生化学作用而引起的化学反应，生成铜氨络离与对比药剂B控制腐蚀的能力相当,且表中不同.子。反应式:Cu + 4NH3→Cu(NH)2*。.浓度缓蚀剂A均可满足标准要求，考虑到经济1.3.2电化学腐蚀性,选用浓度较小的200 m/L。电化学腐蚀在腐蚀过程中有电流产生，按照在费用方面,乙二醇加缓蚀剂A低于对比药电化学作用机理，系统中的金属铁是阳极，氧是剂B,故最终选用乙二醇加缓蚀剂A方案。阴极,而引起铁腐蚀。由表5可知，缓蚀剂A的浓度大于3100mg/L阳极反应式:Fe→Fe2+ +2e ;条件下,可满足碳钢腐蚀速率≤0.075mm/a、铜腐阴极反应式: 02+ 2H2O + 4e→40H。蚀速率≤0.005 mm/a的标准要求。2研究目标与内容6现场应用a)在不改变现有工艺、水质的运行条件下,在现有水质条件下,综合考虑经济、环保各.对系统腐蚀情况进行分析。通过腐蚀试验，评价个方面,在实际运行中,缓蚀剂A的控制浓度为不同缓蚀药剂在不同条件下的缓蚀效果。4 000 mg/L,初次加药量为6 000 mg/L。在化工一b)复配一种适合闭路循环水系统的缓蚀药厂闭路水系统缓蚀试验结束后，将缓蚀剂A投剂,降低系统内碳钢、铜腐蚀速率至标准范围内,加到系统中,同时腐蚀在线监测仪投人运行,测确保系统设备长周期运行。定结果为碳钢、紫铜。黄铜的腐蚀速率分别为e)通过试验确定缓蚀药剂的最佳投加量。0.0013,0.0中国煤化工足标准要求。HCNM HG30 SAFETY HEALTH & ENVIRONMENT2011年第11卷第8期.汪北江炼化企业闭路循环水系统缓蚀技术的研究与应用生产与环境表3在原系统中腐蚀速率对比结果mm/a挂片材质乙二醇(60%)未对比药剂 B按50%比例乙二醇(60% )加入不同浓度的缓蚀剂A(mgL")加入缓蚀剂配制的冷冻剂2005001 0002000.黄铜0.0020.001紫铜0.0050.0030.00碳钢.0.003 .表4在原系统中药剂费用对比序号药剂名称配制药剂浓度药剂用量h药剂费用1元乙二醇40.075220 03762009162药剂A200 mg/L0.012540药剂B50%33.0297 000(药剂B+冷冻剂)表5闭路循环水系统投加不同浓度缓蚀剂A的席蚀速率挂片加入缓蚀剂前加入不同浓度缓蚀剂A(mg"1L;)材质挂片腐蚀速率3100.4000500060007 000碳钢0.004黄铜7经济、环境效益分析8参考文献化工一厂闭路循环水系统缓蚀技术研究应用[1]孙元杰,刘建英,张强闭路循环冷却水系统的缓蚀与阻垢措项目是中国石油大庆石化公司专门开发的科研项施及其应用(C/2000全国钢结构防腐蚀工程技术交流会论目，主要解决30x 104 t/a乙烯装置配套引进的室文集,上海:中国腐蚀与防护学会,2000外转动设备冷却系统的金属腐蚀问题。通过研发Research and Application on Anti- corrosion缓蚀药剂来减缓腐蚀，可以延长设备的使用年Technology for Closed Loop Water System in限,增加生产装置的运行周期。Refining Enterprise经核算,年节约乙二醇补充量约为20 t,减少W ang Beijang药剂成本约10万元。投加缓蚀剂A药剂成本约5(CNPC Daqing Petrochemical Company Quality,万元/年,故年可节约药剂成本5万元。Safety and Environmental Protection Department,按照上述腐蚀速率计算，设备检修周期可以Heilongjiang, Daqing, 163714)从3年延长至5年,可以带来较大的经济效益。Abstract: The refining business closed loop water闭路循环水系统的腐蚀造成冷换设备的泄system because of corrosion, and Daqing Petrochemi-漏,将使化工产品质量下降、损失增加，同时化工cal Company- owned Chemical Plant as a pilot产品泄漏进水系统，置换过程的排放将造成水体screening of suitable corrosion agents, and after field污染，增加废水产生量和污染物的排放量,也增application, to achieve a practical, economic, and en- -加了循环水系统水耗、药耗等运行成本。缓蚀剂vironmental protection objectives.的使用可有效控制冷换设备的腐蚀泄漏，降低运Key words: refining company; closed water circula-行成本、减少物料损失，是一项有效的清洁生产tion system;中国煤化rmi -orosionon技术。technologyTYHiCNMHGSAFETY HEALTH & ENVIRONMENT❸