PX 裝置重芳烴塔底空冷器管束沖洗及運行維護

邊福勝(中國石油四川石化有限責任公司，四川 彭州 611930)

0 引言

中國石油四川石化有限責任公司(簡稱四川石化)75 萬t/aPX 裝置重芳烴塔底物料采用空冷器降溫。在運行過程中，該空冷器管束逐漸發生彎曲變形。經分析，管束變形的原因是長期運行中，工藝介質中的膠質物在空冷管束內逐漸積聚堵塞，使物料在管束內發生偏流，工藝介質集中從未堵塞的換熱管流動，最終導致部分換熱管熱膨脹量超過設計值而發生了彎曲變形。經調研，行業內流程設計大體一致的其他裝置也出現過類似情況。

四川石化公司生產三部針對該項問題，制定并施行空冷器整體更換、空冷器管束沖洗、日常系統維護等措施，并逐漸摸索、總結出有效的工作經驗，為預防和減少重芳烴塔空冷器管束彎曲變形、延長PX 裝置安全穩定運行做出了積極貢獻，值得在行業內交流和推廣[1]。

1 重芳烴塔底系統工藝情況

1.1 工藝流程

重整裝置重整油分餾塔底的C8 及以上組分的重整生成油經白土脫除烯烴后進入二甲苯塔，二甲苯塔底少量鄰二甲苯、C9 及以上重組分進入鄰二甲苯塔，鄰二甲苯塔脫除鄰二甲苯后，將塔底C9 及以上種族分送入重芳烴塔，C9 及部分C10芳烴從重芳烴塔頂采出送往歧化和汽油調和罐區，塔底的C10及以上重芳烴經空冷器EA-8006 冷卻后送至柴油罐區。另有吸附分離單元解吸劑再生塔底物料進入EA8006，主要成分是解吸劑老化后生成的重芳烴。

原始開工以來，重芳烴塔底物料超過設計流量，導致重芳烴塔底外送物料經常超過設計溫度(50 ℃)，塔底外送流量受限。因此針對該段流程進行改造，包括更換塔底泵的葉輪和配套電機，更換塔底流量孔板FE81901，增加FT81902 旁路，以及新增水冷器E-8012，以上措施實施后，緩解了重芳烴外送溫度和流量瓶頸的問題。

流程簡圖如圖1 所示。

圖1 重芳烴塔底系統工藝流程示意圖

1.2 設備簡介

重芳烴塔底產品空冷器EA-8006 由無錫鼎邦換熱設備有限公司制造，規格型號為GP9-2-4-84-1.6S-23.4/DR-Iva。操作溫度269 ℃/50 ℃，操作壓力0.73 MPa，工藝介質C9+芳烴，傳熱面積1 966 m2/84 m2，管束規格φ25×2.5×9 000 mm，材質10#鋼，管箱材質Q345R。

2 問題描述及原因分析

2.1 問題描述

2018 年，EA-8006 運行期間管束發生彎曲變形，且變形呈逐漸加劇趨勢。2018 年12 月，由于空冷管束變形嚴重(如圖2 所示)，緊急采購一臺新的空冷管束進行了更換(無錫鼎邦制造)。

圖2 2018年12月更換前的管束變形情況

2.2 原因分析

對拆除的舊空冷器管束進行研究。割開已被換下，且變形較嚴重的換熱管，發現換熱管基本已被黑色的膠狀物堵死。從現場測得的溫度顯示，熱端入口溫度為200 ℃左右的管束均變形，而熱端入口溫度低的沒有變形，空冷管束溫度不均證明物料進入空冷管束后流量發生偏流，而偏流的主要原因就是部分換熱管已經發生堵塞，工藝介質集中從未堵塞的換熱管流動，最終導致部分換熱管熱?膨脹量超過設計值而發生了彎曲變形。經了解行業內其他裝置，流程設計上大體一致，烏石化、廣西石化也出現類似情況：流量上超出設計，在檢修中拆開空冷堵頭后，也發現管束堵塞甚至是堵死的情況。

對重整油塔底物料進行膠質分析，結果如下：

表1 重整油塔底物料膠質分析

如表1 所示，可以看出，重整產物中的膠質含量不穩定，且部分時間段超過了原料膠質含量不大于20 mg/100 mL的指標。

2.3 小結

較高含量的膠質進入PX 裝置后，一部分會被白土精制劑吸附下來，堵塞精制劑孔道，降低精制劑使用壽命；另一部分沒有被白土精制劑攔截的膠質，會隨著物料繼續流向下游。由于重芳烴塔處于重整裝置、PX 裝置二甲苯單元的流程末尾，其塔底組分是芳烴聯合裝置中最重的，并含有較多上游裝置沖下的膠質；且重芳烴塔底物料流量較小，物料流經空冷管束時流速很低，膠質容易在空冷管束內沉積，并最終堵塞空冷管束。

3 應對措施

由于膠狀物在重芳烴塔底的出現、在塔底空冷器中的沉積難以避免，更換空冷器管束箱后，裝置運行一段時間后，依然會發生同樣的問題。因此待空冷器管束被膠質堵死、發生彎曲變形后整體更換空冷器管束箱的應對方法成本過高，且存在一定的安全風險。因此，經過專項研究和實踐，生產三部采取以下幾種措施解決該項問題。

3.1 管束沖洗

在重芳烴塔底泵后增設臨時管線，將重芳烴塔底物料經裝置退油空冷器EA-8003 冷卻后送往裝置重整油儲罐，對空冷器EA-8006 進行隔離和工藝處置后，使用高壓水沖洗EA-8006 的管束。2020 年7 月，沖洗EA-8006 入口第一排管束(30 根)；2021 年1 月，沖洗管束第一、二排(60 根)。

由于及時采取高壓水沖洗措施，有效清除沉積在空冷管束內的膠狀物、疏通被堵塞的空冷管束，空冷器EA-8006 管束發生彎曲變形的現象明顯減輕。因高壓水沖洗效果較好，計劃每個季度對空冷器EA-8006 進行一次高壓水沖洗，以清除管束內沉積的膠質、減少管束完全變形、延長空冷器使用壽命、保障裝置安全平穩運行[2]。

3.2 一體化聯合巡檢

為監控EA-8006 運行狀態、及時發現并處置空冷器運行過程中可能出現的問題，生產三部對EA-8006 巡檢模式進行優化，由生產三部牽頭、各維修車間聯合協作，開展“一體化”的聯合巡檢。巡檢人員及巡檢內容如表2 所示。

表2 EA-8006一體化聯合巡檢

通過“一體化”的聯合巡檢，能夠有效加強對EA-8006 空冷器及管束運行情況的掌握，實現“巡檢不留死角，隱患暴露無遺”，對空冷管束有可能出現的彎曲變形進行有效的跟蹤，并減少了可能出現的各種風險和不安全因素。

4 結語

(1)空冷器EA-8006 管束彎曲變形的主要原因，是物料中攜帶的膠質，因較低的流速，在空冷管束內發生沉積，并最終堵塞空冷管束。

(2)采取高壓水沖洗的措施，能夠有效清除沉積在空冷管束內的膠狀物、疏通被堵塞的空冷管束，減少管束完全變形、延長空冷器使用壽命、保障裝置安全平穩運行。

(3)采用“一體化”聯合巡檢的模式，能夠有效加強對EA-8006 空冷器及管束運行情況的掌握，對空冷管束有可能出現的彎曲變形進行有效的跟蹤，并減少了可能出現的各種風險和不安全因素。