中國冷換設備發展簡史與走向

柔性EFT水冷器防腐技術的應用實踐與技術探索--不斷完善中
摘要：我們國家水冷器發展經歷了近五十年的發展歷程，其中采取的防腐方法基本經歷了十年一個臺階十年一個新材料。到上世紀九十年代基本停滯在TH901水平上，沒有太多的新技術。隨著我們國家尤其是中國石油集團公司戰略發展方向以“節能環保、增能降耗”的調整，各煉化分公司大量使用中水等原因，水質呈現波動及腐蝕性加重的趨勢，這是一個在國內煉化企業普遍存在的問題，與之對應的水冷器的腐蝕性加劇也日漸突出，因此解決好水冷器的防腐有著深遠的意義。本文簡要闡述國內水冷器歷經五十年的主要防腐情況做一小結，對水冷器下一步發展方向做了大膽的預測。
關鍵詞：水冷器  防腐   歷程 問題  實踐  展望 
 前言自大慶地區開采出我們國家第一口高產優質原油以來，中石油大連石化公司(原大連石油七廠)是我們國家第一個煉制大慶原油的煉油企業，由于地處沿海，大量采用海水做冷卻用水，因此，大連石化公司在國內冷卻器防腐方面的技術探索，是國內最早了煉油企業。
此外，大連化學工業公司由于是日本在大連殖民統治時期建設成的當時亞洲最大的化工廠，其冷卻器防腐同大連石化公司一樣,有著近似相同的的經歷，因此，本文以大連某石化公司為例，將1959年以來煉制大慶原油的冷卻器防腐歷程，在這里做一闡述和回顧，由此引申也可窺見我們國家煉油與化工行業冷卻器防腐的發展歷程的縮影，加以敘述，具有一定代表意義,也為我們國家煉化企業今后冷卻器發展的方向提供一個有一定前瞻意義的技術發展思路。 

• 冷卻器防腐發展歷程

50年代后期，即1958年伊始，大連石化公司最早采用環氧改性酚醛涂料進行防腐（同期的大連化學工業公司亦如此），環氧改性酚醛顧名思義就是將環氧樹脂與酚醛樹脂通過物理混合后，依靠其特有的互為固化劑的特征，進行冷卻器的內、內外防腐，酚醛涂料由于其固有的有效周期（保存時間）短的特性，需要配套做反應釜，隨時用隨時合成，其存在的主要的問題是產品不穩定，容易失效結塊，故限制了其使用，此外，環氧改性涂層需要做升溫固化，對操作要求較高，實施不便，即便如此，其良好的耐溫性能（120℃）在當時是最先進的，此方法大概在國內風靡了近20余年。
   到了上世紀1979年代末，國內某科研單位研制出以環氧樹脂為基礎的7910樹脂防腐涂料，產品性能穩定，有一定的耐溫性，可以達到100℃，在國內煉化單位大量使用，使用過程中其耐溫性較低，附著力有限，慢慢暴露出其不足，因此，沒有像環氧改性酚醛那樣被廣泛認可。
    80年代中下旬，國內天津一海水淡化研究所研制出一種叫TH847的海水冷卻器專用防腐涂料，被當時的國家科委評定為優秀科技二等獎，且在1989年由當時的中國石化公司發布專門文件推廣其使用，這也間接反映出我們國家在水冷器領域防腐手段良莠不齊的實際狀況，尚沒有形成一個完善的、具有普遍使用意義的防腐涂料或防腐方法。TH847最大的特點是附著力有了一個顯著的提高，耐溫性可以達到150℃，導熱性很好，其良好的2.857w/mk被實踐證明不會影響冷卻器的傳熱效率（碳酸鹽水垢的導熱系數為0.464～0.697w/mk，硅酸鹽水垢導熱系數更低）。但隨著國內大量引進含硫原油等原因，發現TH847不耐裝置停工前后的蒸汽吹掃，蒸汽吹掃溫度大概在160～190℃甚至更高，如此高溫度的蒸汽吹掃，使得TH847涂料像面條一樣被處掃出來進入到冷卻器管箱、浮頭、以至于裝置系統中，造成管線、機泵堵塞，清理困難，有的部位TH847涂料全部碳化，附著在設備內部造成意想不到的損害，而蒸汽吹掃有不可能避免，因此除了帶來堵塞問題還造成經濟損失，上述原因限制了TH847的使用。
90年代初，為提高水冷器的耐溫性，天津海水淡化研究所采用漆酚改性，在添加導熱性較好的添加劑后，再涂料的耐溫方面做了大量的工作，研制出TH901防腐涂料，該涂料可以耐到200℃蒸汽吹掃溫度，事實證明TH901確實可以應對蒸汽吹掃。此方法被國內煉化企業大量采用10余年。
在使用中發現以下問題：
第一：附著性不如環氧類涂料；
第二：施工方法較繁瑣，需要配備專用200℃遠紅外線加熱爐配套，施工工藝較為繁瑣；每一道漆均需要升溫固話160℃以上，完成一臺水冷器防腐需要一周的時間，效率低下；
第三：質脆，水冷器在防腐過程及運輸、安裝中，均要采用吊車吊裝，兩個繩索的吊裝不可避免的使得水冷器管束產生形變（見圖1），而TH901其脆性，稍有形變即產生脆裂、裂紋、脫皮，這對于TH901涂層是最致命的弱點[1]。
   另外在上世紀70年代后期，齊魯石化公司嘗試采用滲鋁技術應用于水冷器防腐，經過5年的試用或使用，被證明“不可用于含有電解質”系統的防腐領域中，在大于240℃的常減壓裝置被用于 “油/油”換熱器部位，而中石化2001年頒布的《SHT3096-2001加工高硫原油重點裝置主要設備設計選材導則》也明確顯示，滲鋁防腐沒有做為水冷器防腐選擇方案。
鎳磷鍍液曾經被某些經營單位推廣過，但基本處于曇花一現，其針孔率高是其不可逾越的技術障礙，極不適用于水冷器防腐[2]。
  至于近5年某些專業期刊廣告上打出的“耐海水、耐循環”的09Cr2AlMoRe、08Cr2AlMo低合金鋼等，也曾炒作一番，也被實踐證明在水系統中使用和普通碳鋼相比沒有什么區別，甚至于有比碳鋼更加速晶間腐蝕的傾向。 
實例：大連某石化公司E-1001/C連續重整裝置預加氫進料冷凝冷卻器，設備規格型號BJS800-2.5-170-6/25-2II。材質08Cr2AlMoRe，管程入口溫度5～20℃，出口溫度30～40℃介質為海水，經過加壓、氯化處理、旋轉過濾工作壓力0.3MPa；殼程溫度100℃，介質為汽油、氫氣，殼程工作壓力2MPa。該設備于2003年7月投入使用，2004年4月報廢。 

• 國內水冷器防腐發展展望與實踐

從四十多年的國內防腐歷程分析，我們認為水冷器發展應具有以下性能和特征：
3.1穩定的耐蝕性能，尤其是耐水性、抗滲透性；
3.2良好的耐溫性能，具有耐200℃以至于250℃的抗溫性能，目前樹脂類耐溫性最好的仍屬漆酚涂料，在漆酚基礎上加以改性應是可信可靠的技術方向；
3.3具有抗變形性能，改善其脆性；
綜合以上因素，EFT聚硅氧烷改性漆酚是良好的水冷器防腐方向。EFT聚硅氧烷改性漆酚涂料是在TH901基礎上，繼承了其TH901耐蝕性、耐溫性、抗磨性等優良特性，在柔韌性、附著性、低溫固化性方面做了適用性的提高，綜合推斷在較長的一段時間內，EFT聚硅氧烷改性漆酚防腐涂料用于水冷器內、外防腐，是未來我們國家石油煉化企業冷卻器防腐發展的主流方向。
EFT聚硅氧烷改性漆酚在大連某石化公司、中海油惠州石化、遼陽石化公司等均已采用，最長時間達到八年，管束的使用壽命及效果明顯優于傳統水冷器防腐涂料。
EFT水冷器防腐專用涂料技術參數

 
 
EFT換熱器涂層的使用范圍

1. 油/水換熱器

 水側：循環水、中水、海水、污水
油氣測：250℃以內的含有H2S、H2S+HCl+H2O、H2S+HCN+H2O、H2S+NH2+CO2+H2O塔頂油氣、也包括各類粗汽油、煤油、柴油、中間原料油等。
2、裝置包括常減壓、催化裂化、氣分、硫磺、烷基化、聚丙烯、加氫裂化、重整加氫、煤柴油加氫、制氫、焦化裝置等，油（油氣）側溫度小于250℃環境下可長期使用。
 
 
 

• 管箱浮頭增加犧牲陽極陰極保護

為提高管束使用壽命，減少或降低管板部位焊口的應力腐蝕開裂，在水冷器管箱及浮頭應輔以陰極保護，循環水采用鎂陽極，循環水混用中水建議采用鋁陽極和鎂陽極兩種陽極搭配使用效果更佳。