急冷油/稀釋蒸汽再沸器運行問題分析及預防

張恩仲，王偉（中沙（天津）石化有限公司，天津 300271）

1 乙烯裝置急冷油/稀釋蒸汽再沸器基本情況

中沙（天津）130萬噸/年乙烯裝置,包括各工藝生產單元及設置在裝置界區內為該裝置服務的輔助設施和公用工程，按工藝流程分為裂解爐系統、急冷系統、裂解氣壓縮、冷分離系統、熱分離系統、制冷系統。裂解爐區共有12臺裂解爐，新增BA112裂解爐為20萬噸/年輕液體原料裂解爐，其他單臺裂解爐能力為10萬噸/年。其中包括：1臺循環乙烷/丙烷裂解爐BA101；10臺液體原料裂解爐，其中：BA102、103、109、110和111為輕質原料裂解爐，BA104～108為重質原料裂解爐。所有裂解爐采用中國石化自主開發的CBL技術設計。

中沙（天津）130萬噸/年乙烯裝置急冷油/稀釋蒸汽再沸器EA154共六臺，為浮頭式換熱器。循環急冷油作為平行的臥式熱虹吸換熱器EA154A～F的熱輸入，加熱由稀釋蒸汽罐FA153來的工藝水。從急冷油輸入的熱量中產生的蒸汽量，不能滿足裂解爐的需求。因此，通過在臥式熱虹吸換熱器（中壓蒸汽/稀釋蒸汽換熱器EA159A～D）中使用中壓蒸汽來汽化工藝水，從而得到額外的稀釋蒸汽。稀釋蒸汽通過稀釋蒸汽過熱器EA161由中壓蒸汽過熱后送至裂解爐。

急冷油/稀釋蒸汽再沸器EA154形式為AXS,長11.464 m,筒體內徑2.1 m,筒體材料16MnR。管程為急冷油，設計壓力2.3 Mka，設計溫度250 ℃，管束4 752根；殼程為工藝水和稀釋蒸汽，設計壓力1.00 MPa/全真空, 設計溫度200 ℃。EA154A～F管束自2009年開車后至2018年未更換。

2 急冷油/稀釋蒸汽再沸器問題處理

如圖1所示2018年7月28日，乙烯裝置EA154前后溫差下降。檢查EA154A～F大浮頭排水情況，未發現異常。調整急冷系統運行參數，溫差加大。2018年7月31日按計劃對BA109退料燒焦，降溫更換爐管,EA154前后溫差再次下降。檢查EA154A～F/EA159A～D運行情況。

圖1 2018年7-9月EA154溫差曲線

對EA154殼程筒體排放線進行檢查，發現筒體排放線堵塞，疏通后排出大量焦狀物。每臺EA154工藝水進水主管為12″，分出4條6″工藝水上水管進入筒體，拆除筒體工藝水線上水管部分保溫進行測溫，部分上水管外壁溫度為50～60 ℃，判斷部分上水管堵塞。

中沙石化稀釋蒸汽發生系統流程圖如圖2所示。

圖2 中沙石化稀釋蒸汽發生系統流程圖

應對措施：

（1） 降低裂解爐進料負荷至70%，降低急冷油系統熱負荷。

（2）提高急冷油塔汽油回流量，降低急冷水塔DA152塔釜溫度，由汽油帶走急冷油塔DA151部分熱量。

（3）檢查EA154A～F 急冷油側進、出口外壁溫度；檢測工藝水側DS導淋處凝液油含量，切出運行效果最差的換熱器。

（4）切出EA154油洗管程，配臨時線加盲板油洗殼程，蒸煮后交出檢修。

（5）EA154切出換熱器切割工藝水進水線，水力清焦；工藝水上水線上增加配對法蘭封堵泄漏換熱管，小浮頭增加碟簧并于熱緊后投用。

（6）EA154A～F運行臺本體工藝水排污處排焦，維持運行；檢查工藝水上水管溫度，電加熱溫度低的上水管。

（7） 拆除EA154C封頭箱，短接急冷油側進、出口管線，保證足夠的急冷油用于急冷器和塔中部回流。

3 泄漏原因分析

（1）EA154管束自2009年開車后未更換，管束存在老化泄漏的情況。

（2）自2012年起公司采用SHEMS管理制度中的力矩扳手把緊程序，EA154小浮頭把緊力矩為795 N·m，不采用熱緊的方式，隨著換熱器溫差變化可能造成泄漏。

（3）某一臺換熱器漏油后隨DS進入系統，結焦物在系統內積累，逐漸堵塞EA154其它換熱器進水管，換熱器逐漸失去冷物流，管束處于半干燒狀態，損傷加劇，造成小浮頭大量漏油。

（4）裝置大型化后設備預熱時的應力大，可能導致換熱器泄漏。

（5）經過逐臺切出檢修，確認為換熱器小浮頭泄漏是本次系統波動的主要原因。

中沙石化EA154設備圖紙如圖3所示。

圖3 中沙石化EA154設備圖紙

4 泄漏影響

急冷油/稀釋蒸汽再沸器的泄漏不僅造成裝置稀釋蒸汽產生量降低,影響裝置的能耗、物耗指標,而且大量急冷油泄漏至稀釋蒸汽系統,造成裂解爐爐管結焦,影響運行周期［1］,造成稀釋蒸汽排污系統COD含量高，加大污水處理難度，嚴重時還可能造成裝置停車和環境污染。

本次問題處理過程中，2018年8月15日急冷油/稀釋蒸汽再沸器急冷油側進、出口溫差降至最低，為5.02 ℃。造成急冷油塔塔頂溫度升高。為防止將重油帶入后系統，造成急冷水乳化，被迫降低裝置負荷。待8月22日溫差逐漸恢復后，裝置提負荷運行。

5 特護措施

(1)每天檢測運行EA154各臺換熱器工藝水上水管溫度，對于溫度低于100 ℃的上水管采取電加熱的方式，及時排焦。

(2)將稀釋蒸汽凝液取樣頻次由原來的每月一次改為每周一次，發現凝液中油含量高時及時排查單臺換熱器，防止一臺換熱器內漏后污染整個系統。

(3)每周三白班依序采一個運行臺EA154 DS升汽線安全閥倒淋處凝液，做油含量和COD。

(4)將EA154大浮頭排污處排水檢查由每周一次改為每天檢查，每周三排放EA154運行臺換熱器本體排污，發現有換熱器內漏的情況及時切出檢修。

(5)投用EA154換熱器過程中對小浮頭和管箱熱緊［2］，防止投用急冷油時由于溫度變化導致小浮頭泄漏。

(6)制定EA154換熱器更換管束計劃，逐臺更新EA154管束。

(7) EA154管束更新完成后投用5臺急冷油/稀釋蒸汽再沸器，一臺備用，保證系統穩定運行。

6 結語

中沙石化乙烯裝置急冷油/稀釋蒸汽再沸器EA154B/E 2019年3月更換管束，EA154C/D 2019年10月更換管束，EA154A/F 2020年6月更換管束。在乙烯裝置2020年檢修及擴能改造施工過程中，逐條清理工藝水管線，去除系統焦質。

乙烯裝置2020年7月12日一次開車成功后，EA154特護運行，急冷油溫差20～22 ℃，運行穩定。