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炼化装置循环水污染与控制

文档作者：肖昀斌，李崇勇，武军文档来源：中国石油辽阳石化公司		更新日期： 2026年05月11日	点击数：
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★ 石油化工安全环保技术★
2017年第33卷第6期 PETROCHEMIcAL SAFETY AND ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY
炼化装置循环水污染与控制
肖昀斌，李崇勇，武 军
(中国石油辽阳石化公司，辽宁辽阳111003)
摘要：炼化装置广泛应用水冷器，但水冷器内漏失效不仅是制约装置长周期运行的瓶
颈．而且因泄漏流失的5--艺介质又污染循环水，加剧装置设备与管道的腐蚀损伤，由此形成
腐蚀泄漏一污染水质一加剧腐蚀的恶性循环。从水冷器设计的合理性、制造的可靠性、使用
的完好性及水质的符合性等方面对内漏污染循环水的控制进行讨论。结果表明：通过合理应
用不锈钢管束，保证循环水质的监测考核，不仅可以减少水冷器内漏对循环水的污染，而且
可以方便解决碳钢水冷器管束经常泄漏的难题， 由此支持装置的长周期运行。
关键词：循环水 内漏污染不锈钢管柬控制
水冷器广泛应用于炼化装置，而循环水是水
冷器冷却介质的源泉。由于循环水的腐蚀、结垢
及黏泥等问题，在通过水冷器冷却热工艺介质的
过程中，难免腐蚀损伤水冷器而产生泄漏失效。
水冷器内漏不但影响装置的长周期运行，而且流
失的工艺介质污染循环水，恶化循环水的腐蚀、
结垢及黏泥效应，加剧循环水系统的设备与管道
腐蚀。故此，对循环水污染控制的讨论，既可为
循环水管理达标提供有效措施，又可为装置长期
稳定运行提供可靠保证。
1 循环水污染的危害
由于循环水的腐蚀、结垢及黏泥等问题造成
水冷器的泄漏失效，而内漏流失的工艺介质又污
染循环水⋯ ，导致循环水的浊度和COD值上升、
pH值下降、微生物繁殖等水质超标，甚至引起
循环水浓缩倍数降低或腐蚀速率和粘附速率提高
等恶性循环，由此增加水处理难度，影响炼化装
置的长期稳定运行。
1．1 增加腐蚀因素
由于水冷器所冷却的工艺介质中含有大量的
腐蚀性成分如H S、NH 等，一旦内漏到循环水
中，硫细菌则将循环水中的硫化物转化为硫酸：
H2S+O2—}H2O +2S，2S+302+2H2O 2H2SO4；
而硝化细菌将循环水中的氨态氮转化为硝酸：
2NH，+40：--+2HNO。+H：0；使循环水的pH值降
低，设备与管道处于酸I陛环境而发生严重腐蚀。
另外，当内漏的工艺介质中含有机物时，由
于氧化性杀菌剂与有机物反应而被消耗，但为了
控制微生物的繁殖生长，需要增加杀菌剂(如Na．
C10)的投药量。由于杀菌剂NaC10分解后产生
cl一，使循环水中的cl一含量增加，由此也加剧了
循环水的腐蚀性。
1．2 增加污垢因素
当水冷器所冷却的工艺介质为有机物或油类
时，一旦内漏到循环水中， 即为微生物提供营
养，促进微生物的繁殖生长，而微生物的代谢产
物不但具有腐蚀性，而且大量生物粘泥附着沉积
在设备与管道表面，使得水处理药剂不能接触金
属表面，既起不到缓蚀作用， 又增加了腐蚀
程度。
另外，由于有机物漏入循环水中，加上微生
物的作用，导致循环水的浊度上升，在水流速低
的部位沉积，也容易引起垢下腐蚀；同时浊度的
上升还消耗了分散剂，降低分散剂的分散效果。
沉积的污垢不仅会降低水冷器的传热性能，而且
收稿日期：2017-05．10
作者简介： 肖昀斌，男，2009年毕业于沈阳理工大
学，学士，在生产监测部从事质量安全环保工作，，
工程师。电话：13941975516．E-mail：xiaoyunbin@
petrochina．coin．cn
★ 石油化工安全环保技术★ 2017年第33卷第6期
还会加剧垢下腐蚀。
2 循环水污染的控制
循环水污染危害的控制应从污染的源头治
理，其根源是水冷器内漏。炼化装置的水冷器多
为碳钢管壳式换热器，为应对循环水腐蚀碳钢水
冷器的泄漏失效，上世纪7O年代我国炼化引进装
置中一些碳钢水冷器采用了前西德SAKAPHEN涂
层，这是一种酚醛环氧有机硅三元树脂混配体
系，能耐多种介质的腐蚀，经受住蒸汽冲刷，且
涂层光洁不结垢，使用寿命在10年以上 J。随
即进行了碳钢涂层水冷器国产化，并在炼化装置
上推广应用，但由于涂料配方及涂装工艺等问
题，使得国产化碳钢涂层水冷器的应用效果没有
达到理想程度，在辽化装置中没能得到广泛使
用。为此，水冷器内漏控制成为炼化装置长周期
运行所面临的课题。
2．1 水冷器设计的合理性
针对炼化装置中碳钢水冷器腐蚀泄漏频繁及
碳钢涂层水冷器应用不理想的问题，水冷器管束
备台建造时，用户提出用不锈钢管束更换碳钢管
束，但同样面临不锈钢循环水cl一应力腐蚀问题。
对此，文献[3]从化学工业和电力工业等行业
的不锈钢水冷器应用的成功案例中找到了答案，
总结出应用不锈钢管束更换碳钢管束的水冷器使
用条件：1)循环水应流管程，且出水温度不超过
45 cc；2)管束的管接头应连接可靠，并消除残余
应力；3)水冷器的出水温度应控制在小于设计
值，并适时清除换热管内污垢。这就要求水冷器
的设计应合理，从工艺设计选型到机械设计结构
都应满足这3个条件。
2．2 水冷器制造的可靠性
鉴于水冷器内漏多发生于管束的换热管与管
接头等部位，为保证水冷器制造的可靠性，应加
强水冷器管束制造过程的控制，见证并确认质量
计划的执行：1)换热管应优选采购资源，并严格
执行进厂验收程序，复验不锈钢的化学成分及表
面质量；2)保证换热管表面不受损伤与污染，下
料尺寸精确，管端应光泽处理；3)完善管板管孔
加工工艺，确保管孔的粗糙度、尺寸偏差尤其是
坡口倒角符合设计要求，并清除端面油污及残
屑；4)完善管接头强度焊的工艺评定，确保焊脚
高度符合设计要求，并严格按焊接工艺施焊；5)
避免强力组装，合理消除残余应力。
2．3 水冷器使用的完好性
用户应根据循环水对水冷器的腐蚀与结垢特
点，加强使用管理：1)根据设计要求，完善并严
格执行安全操作规程，注意控制循环水的进口流
速和出口温度，适时除垢处理，探索长周期运行
规律；2)建立完善档案中的运行、检验及修理
(管束堵管或更换)记录，注重检修时对腐蚀、结
垢及粘泥等状况的检查与记录，关注定期检验结
论，合理安排管束的备台制造，并将使用情况及
改进问题反馈给建造方，不断完善设计的合理性
与制造的可靠性，保持水冷器的完好状态；3)建
立水冷器内漏的考核机制，保持循环水系统监测
考核的常态化，通过监测循环水场的水质，排查
水冷器内漏，及时修理堵漏并恢复水质，保证循
环水达标。
水冷器的定期检验是使用管理中的重要环
节，而管束的检验则是水冷器定期检验的重点与
难点，决定水冷器检验结论的准确性，关系水冷
器检修后使用的完好性，影响装置运行的长期
性。为此，水冷器的定期检验应注重管束的全面
检查，不能仅通过水压试验时的未渗漏来判定管束
的检验合格，还应根据管束的管接头及换热管等重
点部位的检查结果结合使用情况综合分析，探讨在
合于使用的前提下考虑提前堵管的可能性，由此合
理确定水冷器的安全状况等级与检验结论。
2．4 循环水水质的符合性
循环水的水质直接影响水冷器的腐蚀与结
垢。为解决循环水的腐蚀、结垢和黏泥等问题，
应从源头控制循环水场管理 j：1)严格按规程进
行循环水处理，择优选用股份公司药剂评定中心
评定合格并推荐的药剂，对进厂的化学处理药剂
进行质量验收；2)严格管理塔池出口滤网，防止
杂物堵塞水冷器，及时清理集水池中污物与淤
泥，定期对旁滤效果进行监’?贝4并定期清理或更换
滤料；3)定期巡检循环水场，并对循环水的主要
控制指标：浓缩倍数、腐蚀速率、粘附速率、生
物粘泥、pH值及Cl一等离子含量进行检测，不断
改进完善循环水处理，使水质符合达标 ，同时
通过水质分析及时发现并修复水冷器泄漏。
(下转第66页)
★ 石油化工安全环保技术★ 2017年第33卷第6期
1)进行工程设计核算，确保当在发生极端情
况，大量高压气体瞬间进入低压排污系统时，排
污系统靠近高压分界点处的管线能够承受由此产
生的压力。
2)不在低压排污系统设置可能导致排污管线
或者排污罐憋压的隔断阀。如果已存在这样的隔
断阀，则应将其锁定在“常开”，并将其列入
“开车前的安全检查表(PSSR)”。
3)进行工程设计核算，确保当在发生极端情
况，大量高压气体瞬间进入排污罐时，排污罐的放
空管线能够将其及时排出，不会导致排污罐憋压。
5 结论
1)目前从工艺安全的角度来看，天然气站场
管线高低压分界和排污系统的设计有比较明显的
改进空间，应当考虑予以相应的改进，避免因此
可能产生的天然气泄漏甚至爆炸事故发生。
2)比较天然气站场管线高低压分界和排污系
统的国内外设计标准可以看出：满足设计标准只
是工艺安全设计的最低要求，简单满足设计标准
往往并不能保证工艺安全风险得到有效控制。
3)应当对天然气站场进行全面的工艺安全分
析。工艺安全分析只是确保工艺安全的手段，并
不是目的，只有通过全面的工艺安全分析，才能
将风险控制在合理可行的最低程度。
通过阐述天然气站场排污系统的设计，并且
通过Bow．Tie方法分析危害性可能导致的事件，
分析导致危害失控的原因，分析是否设置了足够
的技术或者管理“屏障”将可能性及后果严重性
控制到最低合理可行的程度。在进行相关的工艺
设计或者策划相关的管理系统时，在确保满足相
关适用标准的情况下，通过进行工艺安全分析，
采纳行业良好作业实践，使本企业的站场工艺安
全风险得到有效的控制。
参考文献：
[1] GB 50183．2004石油天然气工程防火设计
规范[s] ． 北京： 中国计划出版
社．2005．
[2] GB 50251．2015输气管道工程设计规范
[s]．北京：中国计划出版社，2015．
[3] 罗云，樊运晓，马晓春．风险分析与安全
评价[M]．北京：化学工业出版社，
2014： l04一l32．
(上接第46页)
3 结语
水冷器内漏与循环水污染密切相关，既相互影
响又相互控制。所以，在控制水冷器内漏的同时控
制循环水污染，加强循环水场监测与管理，为减少
水冷器腐蚀与结垢提供优质源泉。为此，循环水污
染的控制需要水冷器的设计制造、使用管理、定期
检验及循环水管理等相关各方的共同努力。
1)水冷器的工艺设计应合理选择流程，尽可
能水走管程并出水温度不超过45℃ ；机械设计
应兼顾壳程介质与不锈钢的相容性，合理选择不
锈钢管束；制造过程应加强质量计划的执行与见
证，保证不锈钢管束制造的可靠性。
2)加强水冷器的使用管理，严格执行操作规
程，合理控制循环水的进口流速和出口温度，适
时进行管束除垢，检修时注重管束的定期检验，
合理安排管束的备台建造，不断完善水冷器设计
的合理性与制造的可靠性，保持水冷器的完好
状态。
3)加强循环水场监测与管理，根据水质情
况，一方面排查水冷器内漏，及时堵漏避免工艺
介质污染循环水；另一方面及时进行循环水处
理，保证循环水水质符合达标。
参考文献：
[1] 金熙，项成林，齐冬子，编．工业水处理
技术问答[M]．北京：化学工业出版
社．2010．
[2] 余存烨．石化换热器防腐蚀涂装与镀覆技
术及其进展[J]．石油化工腐蚀与防护，
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[3] 李崇勇，段立国， 张光．炼化装置水冷器
应用不锈铜管束的可行性[J]．石油化
工设计，2017，34(1)：23-25．
[4] SH 3099．2010石油化工给水排水水质标准
[s]．北京： 中国石化出版社，2010．

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