焦化裝置分餾塔頂餾出空冷器管束泄漏原因分析

王 韜

（中國石油化工股份有限公司天津分公司，天津 300271）

0 引言

某焦化裝置在巡檢時(shí)發(fā)現(xiàn)分餾塔頂餾出空冷器南側(cè)管束有漏油現(xiàn)象，車間立即采取措施，將空冷切除。焦化裝置分餾塔頂空冷器管束材質(zhì)為10#碳鋼，介質(zhì)為富氣、汽油和含硫污水，設(shè)計(jì)壓力1.6 Mpa，操作壓力為0.13Mpa，設(shè)計(jì)溫度為180℃，進(jìn)口操作溫度130℃，出口操作溫度70℃，空冷參數(shù)如表1所示。

表1 EC101空冷參數(shù)

為查明空冷器泄漏原因，對空冷器管束進(jìn)行解剖，隨后進(jìn)行宏觀檢查、壁厚測量、腐蝕產(chǎn)物分析等。

1 宏觀檢查

空冷器整體外觀良好，對管箱進(jìn)行切割，露出管箱內(nèi)表面，宏觀檢查發(fā)現(xiàn)管箱內(nèi)結(jié)垢嚴(yán)重，部分管口已堵死，垢樣比較堅(jiān)硬，形態(tài)呈較厚的片狀，垢樣外側(cè)油泥黑灰色，內(nèi)側(cè)呈紅黃色，如圖1～圖4所示。

圖1 管箱解剖形貌

圖2 管箱解剖形貌

圖3 管箱解剖形貌

按照設(shè)備在裝置中的安裝方向,割取入口南側(cè)、中間、北側(cè)位置的不同部位的管束，分別是南側(cè)數(shù)第3排第5根管子（以下簡稱3-5）、南側(cè)數(shù)第6排第43根管子（中間部位以下簡稱6-43），南側(cè)數(shù)第一排第44根管子（東部位置以下簡稱1-44）管段進(jìn)行解剖，對比結(jié)垢及腐蝕情況。解剖后宏觀檢查，發(fā)現(xiàn)西側(cè)入口部位結(jié)垢腐蝕比較嚴(yán)重，仔細(xì)觀察局部有腐蝕坑，如圖5～圖10所示。

圖5 3-5西管子內(nèi)部腐蝕結(jié)垢形貌

圖6 3-5西管子內(nèi)部腐蝕結(jié)垢形貌

圖8 6-43西管子內(nèi)部腐蝕結(jié)垢形貌

圖9 1-44西管子內(nèi)部腐蝕結(jié)垢形貌

圖10 1-44西管子內(nèi)部腐蝕結(jié)垢形貌

2 壁厚檢測

對截取解剖的管束進(jìn)行壁厚檢測（使用游標(biāo)卡尺），最小厚度為2.0mm，最大厚度為2.5mm，檢測結(jié)果如表2所示。

表2 管束測厚數(shù)據(jù)

從表2中可以看出，空冷管子存在均勻腐蝕減薄和局部腐蝕減薄。

3 腐蝕產(chǎn)物分析

取腐蝕產(chǎn)物做化學(xué)成分分析，由于腐蝕產(chǎn)物是片狀結(jié)構(gòu)，所以使用能譜分析方法，取片狀垢樣做能譜分析，結(jié)果顯示Fe元素占46.7%，O元素占36.02%，S元素戰(zhàn)2.53%，Cl元素占0.61%，腐蝕產(chǎn)物主要成分鐵氧化合物、鐵硫化合物和少量的銨鹽，結(jié)果如圖11、圖12和表3所示。

圖11 能光譜分析的位置

圖12 能譜圖

表3 化學(xué)成分分析結(jié)果

4 泄漏分析

該空冷已服役24年，已接近設(shè)計(jì)使用壽命。由于焦化裝置原料主要是來自常減壓的熱減壓渣油，原料比重較大并含有許多雜質(zhì)，由于常減壓裝置電脫鹽不徹底，致使焦化原料中含有較多的硫化物和氯離子以及較多的氮化合物等有害物質(zhì)。原料經(jīng)過高溫焦炭塔受熱分解成油氣H2S、HCl、NH3、H2O進(jìn)入分餾塔，后續(xù)進(jìn)入分餾塔頂空冷換熱，此時(shí)氣態(tài)的Hcl和NH3結(jié)合，生成固態(tài)NH4Cl氯化銨鹽細(xì)小結(jié)晶顆粒并聚集在一起，由于氯化銨極易溶于水，隨著溫度的降低，固態(tài)氯化銨鹽易吸潮并水解，形成粘性很強(qiáng)的半流體，與焦粉、鐵硫化物、污泥混合在一起，由于塔頂未設(shè)有工藝防腐措施，這些銨鹽的混合物就會(huì)沉積在管箱和管束內(nèi)壁上，積累到一定程度就會(huì)阻礙介質(zhì)的流動(dòng)堵塞管束，并形成很強(qiáng)的酸腐蝕性環(huán)境，對金屬造成銨鹽的垢下腐蝕，最終導(dǎo)致管束腐蝕穿孔[1]。

5 結(jié)語

空冷器管束已服役24年, 已接近設(shè)計(jì)使用壽命，腐蝕泄漏是由于銨鹽結(jié)晶造成的垢下腐蝕穿孔。

6 措施和建議

（1）建議焦化裝置分餾塔頂餾出更換新空冷；

（2）分餾塔頂餾出系統(tǒng)增設(shè)在線腐蝕探針；

（3）盡量提高分餾塔頂餾出頂返塔溫度，調(diào)整加大空冷流速，降低積垢風(fēng)險(xiǎn)，定期對空冷器進(jìn)行高壓水清洗。