200萬噸/年柴油加氫裝置反應產物換熱器泄漏分析

沙圣奇

摘要：烏石化煉油廠200萬噸/年柴油加氫裝置反應產物與原料油換熱器投用四年后出現泄漏，通過檢驗數據，簡單分析該管束的泄露原因，并提出處理措施。

關鍵詞：換熱管束;腐蝕;泄露

一、設備概況

1.1設備簡介

烏魯木齊石化公司煉油廠200萬柴油加氫裝置由中國石化工程設計建設公司設計，初設設計能力200萬噸/年，位于烏石化煉油廠建南，裝置占地面積約為14820平方米，E-102/ABC是三臺反應產物于原料油換熱器，由SEI設計，蘭石重裝負責制作，于2011年11月首次投用。運行工況良好，2013年裝置大檢修未進行開蓋檢修。設備型號：DFU1500-623-6/25-2I 設計壓力MPa：殼/管：9.6/9.3 設計溫度：殼/管：385/430，進/出口操作溫度：殼/管：328/386）材質：殼體：12Cr2Mo1R（H）+堆焊，管束321不銹鋼

1.3 生產異常

2015年7月起200萬噸/年柴油加氫裝置產品分析，其中檢驗分析中石腦油的溴值和氮含量，柴油硫含量多次超標，分析異常。對此，車間通過提高反應系統壓力，反應進料溫度等手段進行調節，產品分析并未好轉達標，車間初次懷疑加氫催化劑壽命已到末期，為保證產品質量，廠部要求于2015年11月緊急停工進行催化劑撇頭。在更換反應器一床層催化劑后，投用生產，產品柴油硫含量有所好轉，但是石腦油中溴值與氮含量并沒有有所好轉，車間懷疑E-102/ABC三臺換熱器中管束有泄露，車間聯系蘭石重裝公司計劃于2016年大檢修對此換熱器進行查漏檢修。

二、設備打開數據收集

2.1 檢修情況

2016年停工過程中，對E-102/ABC進行堿洗后，進行盲板隔離，通過管程給氮氣，殼程裝壓力表的試壓方法得出E-102/C存在泄漏，2016年6月27日施工單位蘭石重裝打開E-102/C頭蓋后抽芯過程中發現，E-102C有兩根管束斷裂，拆檢發現E102C管束及殼體內較臟，有明顯污垢和鹽類物質，但量不大，其它2臺相對較干凈。E102C有2根管在管板處斷裂。其它管束未見明顯缺陷。E102A管束殼程隔板從密封槽中脫開，BC基本正常。3臺管束殼程隔板上密封板不同程度歪斜、損壞。拆檢過程中BC殼程內有一定的氨味。3臺管束管板墊片安裝部位未見泄漏現象，對垢樣進行化驗分析。

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通過對E-102管束垢樣的分析結果，垢樣中氯含量較高，說明原料中的氯含量較高。但結合裝置原料油防腐設防值查檢驗分析，近三年未出現原料氯含量超標的情況。

三、泄漏分析

3.1 管束制造缺陷

E102/C現發現2根管束在管板處齊根斷裂，斷裂的兩根管束都在下方，斷口相對比較整齊，分析為脆性斷裂。斷裂管束一根在5：30方向（自彎管方向看向管板方向），另一根在7：30方向，不完全對稱，對其它2個管束相同部位及其周邊管束檢查未見異常。初步分析為換熱器在組裝過程中，由于安裝操作原因對下端管束有一定的沖擊導致缺陷。

由于管束斷裂的下部正好是換熱器殼程入口，屬于反應高壓介質進入換熱器后正好對著管束下部，且管束沒有設計防沖刷擋板，上面提到裝配或者制造時的管束存在缺陷，在高壓高溫介質流入后，隨著時間周期變化以及開停工次數受力變化，發生沖擊導致斷裂。

3.2 管束腐蝕分析

E-102表面垢樣分析，其中氯離子占比最大為95.5%，其中E-102/C管程出口溫度在220°C左右，E-102/C殼程入口溫度為120°C左右，分析管束表面為銨鹽。氯離子腐蝕的形態為全面的或局部的腐蝕，經常為點蝕、孔蝕，一般發生在氯化銨或銨鹽沉積下面，且常在沒有游離水時出現，從現場其它管束形貌和渦流檢測等情況來看，未發現明顯的點蝕、坑蝕。

氯離子的腐蝕還有應力腐蝕開裂，條件為較高氯離子濃度、拉應力，應力除了生產過程中載荷應力外，更多的是制造過程中出現的殘余應力，在此換熱溫度下本應不會出現銨鹽結晶，初步分析是在管子斷裂的基礎上，管程低溫側介質在E102/C處泄漏，降低了E102/C管程出口溫度，使其在此處就出現氯氨鹽結晶。（明顯氨鹽和氨味），當然也不排除反應產物后換熱器有部分游離水與氯離子結合，在較大應力結合下發生開裂。

四、防范措施

4.1保證檢修質量

4.2、通過工藝調整盡量提高殼程入口溫度，同時提高E102/C管程出口溫度，避免氯氨鹽在換熱器出現析出，防止游離水與氯離子結合產生對奧氏體不銹鋼的腐蝕。

4.3、開工時開原料泵后緩慢開進料控制閥，避免液相（原料油）和氣相（氫氣）在混氫點混合后出現局部的液擊、液錘等效應。

五、結語

柴油加氫裝置的反應系統設備作為生產環節重中之重，出現故障會花費大量人力物力去進行檢修，當然在每次檢修都會從中進行分析上周期裝置運行出現的問題，并在下周期生產過程中在工藝操作中優化，對設備長周期運行做到保障，

當然設備的基建過程中的驗收十分重要，這種裝配中出現的異常又不容易被輕易察覺，外加上生產過程中氯化物的腐蝕，更應該讓我們警醒作為裝置的技術管理人員應從宏觀及微觀角度去考慮如何保證，首先在反應溫度，進料分析，防腐預警多方面去考慮，實時做出正確調整，防止設備產生異常失效。

參考文獻：

[1] 史開洪，加氫精制裝置技術問答[J]，中國石化出版社.2007

[2] 錢世剛，奧氏體不銹鋼（1Cr18Ni9Ti）管材在含有氯離子介質中腐蝕的原因分析[J]，貴州化工，2012

（作者單位：烏魯木齊石化公司煉油廠加氫車間）