引言
新氢压缩机组作为加氢精制单元关键性设备，提供反应所需的高纯度氢气的同时，并为反应系统补充压力，该系统通常由多套往复式压缩机并联组成，压缩机级与级之间设级间冷却器对压缩后的氢气进行冷却。某装置新氢压缩机级间冷却器为U形管式换热器，热介质被工业循环冷却水冷却，但该冷却器易发生腐蚀内漏，造成压缩机系统频繁停机检修，严重影响正常的生产运行。由于该冷却器的特殊工况，发生腐蚀的部位往往伴随氢气泄露，存在巨大的安全隐患。一般工业循环冷却水换热器系统主要有结垢、腐蚀和微生物腐蚀等问题，常见的腐蚀问题主要是电化学腐蚀，主要腐蚀类型为碳钢管壁的点蚀和均匀腐蚀。目前对该冷却器的内漏问题尚无较好的解决措施，国内多套装置发现此问题只能对发生腐蚀内漏的管束进行焊封堵漏。本文就某装置加氢精制单元新氢压缩机级间冷却器腐蚀内漏原因进行了分析，并提出了可行的改善措施。
1化学工业冷却循环水系统节能的必要性和潜力
化学工业冷却循环水系统作为生产工艺重要的基础设施，全年24h不间断运行，系统运行好坏对产品质量和生产安全都有重大影响。由于缺乏专用的冷却循环水运行监控系统，现场通常由运行人员根据经验和巡检数据手动控制，根据负荷调整冷却水泵、根据天气调整冷却塔风机，属粗放式控制，能源消耗不容忽视，节能潜力巨大。
2装置现状分析
2018年9月催化装置分馏塔顶油气系统技术改造之前，采取的是传统流程：分馏塔顶产出的油气温度为110~120℃，通过六组并联空冷KL-201/1-6冷却至70~80℃，再通过四组并联水冷L-202/1-4冷却降温至40~45℃，油气混合物进入分离罐E-201，然后分两路，凝缩油一路送至吸收-稳定系统，富气一路送至气压机系统。冷后温度工艺指标为40~45℃，是利用空冷和水冷来降低油气温度，这样塔顶油气从产出到冷却后送出，温差近80℃的显热被白白浪费，且需要消耗大量的电能和循环水。每年夏季，在塔顶六组并联空冷KL-201/1-6和四组并联水冷L-202/1-4必须全部投用的情况下，仍然无法满足冷后温度40~45℃工艺指标，会造成：富气量过大，气压机做功增加，凝汽式汽轮机消耗大量蒸汽；富气带凝缩油，打击气压机叶片，造成机组损坏，工作中存在极大安全隐患；富气量过大，气压机满负荷成为瓶颈，限制了装置加工负荷，公司物料分配、经济效益受到严重影响。春、秋两季，塔顶油气冷后温度可以满足工艺指标，但是塔顶空冷和水冷必须全部投用。冬季，则要保持一半空冷和全部水冷同时运行的情况下，才能够满足工艺指标，空冷管束防冻成为很大的安全隐患。公司四年一次的检修周期会对空冷KL-201/1-6和水冷L-202/1-4进行检修，但是因为催化分馏塔顶部油气内含有大量的焦炭和催化剂等固体颗粒物，分馏塔顶油气空冷和水冷管束易堵塞是该行业催化裂化装置低温热回收的一个难题，所以空冷和水冷检修后，通常运行3个月压降就会出现明显上升，6个月必须外部在线清洗一次。随着运行周期延长，空冷和水冷的取热效果会快速下降，在线清洗效果变差，塔顶油气系统冷凝负荷不够的问题会越来越凸显。
3工业循环水电解处理抑制微生物腐蚀的策略
3.1电导分析法
当溶液中离子浓度发生变化时，电解质溶液的导电能力也随之改变。因此，当发生油品物料泄漏时，循环水的电导率会发生变化。开发了基于电导分析原理的循环水系统漏油在线监测仪。通过在水冷器回水管安装油水分离装置，分别测定底部循环水与顶部含油循环水的电导率，通过电导差值判断油品物料是否泄漏。当电导率差值大于底部循环水电导率的５％时，认为循环水系统中发生泄漏，差值越大则泄漏情况越严重。该方法适用于油水分离效果明显的泄漏物料监测，然而对于漂浮油类，由于电极接触面积有限，仍不可避免地存在测定偏差。因此，目前尚未见电导分析法在线监测循环水泄漏物料的更多应用报道。
3.2化学工业冷却循环水系统AI节能控制系统
针对上述化学工业冷却循环水系统的两个主要能耗问题，根据其特点和AI建模技术设计了专用的能效控制系统，在换热效果不变的前提下，提高整体能效，减少能耗。为使冷却循环水系统具备监控和调节能力，系统需满足以下条件：(1)冷却循环泵、冷却塔风机应能变频调节，频率调节范围0～50Hz；(2)冷却水回水总管阀门为电动调节阀，开度调节范围0～100%；(3)应具备的数据采集：总管供回水温度、总管供水压力、冷却循环水流量、最高处换热器冷却水进出管压力、室外空气湿球温度；(4)如有多个高度一样的壳管式换热器，则需对每个换热器的冷却水进出管压力进行监测。
3.3电化学操作参数
电化学操作参数是直接影响除垢效果和处理成本的重要参数。在实际运行过程中，电流、电压等操作参数会直接影响到电化学设备的处理能力，还会影响到阴极表面的稳定状态和水垢结晶状态。探讨了电流密度和电压在电化学循环水除垢过程中的应用范围，指出电流密度在一定范围内越大，成垢离子在阴极表面沉淀速率越快。然而，过高的电流密度会导致阴极表面的析氢反应加剧，导致阴极附近的水处于完全湍流状态，严重干扰成垢离子由水体的其他区域向阴极区迁移富集的过程。此外，电压或电流过大时，水中会有明显的电解反应发生，·OH和Cl-1在阳极还原生成O2和Cl2等活性物质的速度增大。活性物质使水的腐蚀性加大，对电极和处理系统产生腐蚀，影响工作系统。因此，适当的电流密度范围应该通过具体的试验目标并结合实际的工作情况来确定。
结束语
(1)电解在高效除垢的同时具有明显的杀菌效果。电解实验在保证27.75g/(m2h)除垢速率的条件下，使水中HB、SRB和IB的数量均降低一个数量级。（2）电解可阻碍细菌的后续繁殖，减少生物黏泥的生成，从而有效抑制微生物腐蚀进程。电解后的腐蚀挂片实验中，HB、SRB和IB的增殖速度明显减缓，挂片上的生物黏泥湿重量降低了67.5％，黏泥中EPS的含量降低了63.2％，碳钢挂片的腐蚀速率降低了47.0％。
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