加氢裂化装置高压换热器的腐蚀与防护

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1、加 氢 裂 化 装 置 高 压 换 热 器 的 腐 蚀 与 防 护王 国 庆( 中 国 石 油 化 工 股 份 有 限 公 司 北 京 燕 山 分 公 司 ， 北 京 102503)摘 要 : 加 氢 裂 化 装 置 的 高 压 换 热 经 常 发 生 腐 蚀 泄 漏 ， 严 重 影 响 了 装 置 的 平 稳 运 行 。 文 章 介 绍了 加 氢 裂 化 装 置 高 压 换 热 器 的 腐 蚀 问 题 。 针 对 高 压 换 热 器 管 束 结 晶 问 题 ， 通 过 对 原 料 性 质 、 运 行 条 件 、 防 腐 措 施 等 情 况 进 行 了 分 析 ， 发 现 原 料 中 硫 氯

2、元 素 严 重 超 标 ， 其 中 氯 质 量 分 数 最 高 为 5. 6 g / g， 是 标 准 的 2. 3 倍 ， 从 而 认 为 高 压 换 热 器 产 生 腐 蚀 的 主 要 原 因 是 原 料 中 的 氯 化 物 、 硫 化 物 超 标 ， 运 行 温 度 在 氯 化 铵 结 晶 范 围 内 及 注 水 量 不 足 所 致 。 提 出 了 监 控 原 料 中 的 腐 蚀 介 质 、 采 用 原 油 脱 氯 技 术 、 优 化 现 有 防 腐 措 施 等 建 议 。关 键 词 : 加 氢 装 置 高 压 换 热 器 腐 蚀 防 护某 公 司 的 加 氢 裂 化 装 置 是 该 公

3、 司 10 Mt / a 炼油 系 统 改 造 工 程 的 一 个 项 目 ， 设 计 加 工 能 力 2Mt / a， 装 置 于 2007 年 6 月 投 产 。 自 投 产 以 来 至 今 运 行 6 a 有 余 ， 该 装 置 的 反 应 系 统 的 高 压 换 热 器 和 高 压 空 冷 暴 露 出 严 重 的 腐 蚀 问 题 。2009 年 10 月 高 压 换 热 器 ( E-3013B) 管 束 内 漏 造 成 装 置 停 工 ， 2010 年 检 修 中 更 换 ; 2013 年 高 压 换 热 器 ( E-3012) 管 束 穿 孔 ， 装 置 检 修 时 堵 管 95%

4、以 上 。 腐 蚀 问 题 一 方 面 造 成 生 产 工 艺 波 动 ， 甚 至 装 置 停 工 ， 影 响 安 稳 生 产 ; 另 一 方 面 降 低 了 换 热 器 寿 命 ， 增 加 了 维 护 费 用 ， 造 成 了 浪 费 。 因 此 ， 有 必 要 对 高 压 换 热 器 进 行 系 统 的 腐 蚀 调 查 研 究 和 分 析 ， 查 找 出 高 压 换 热 器 腐 蚀 的 原 因 和 对 策 。1 工 艺 流 程 简 介加 氢 裂 化 装 置 为 了 充 分 利 用 加 氢 反 应 产 生 的热 量 ， 降 低 能 耗 ， 在 反 应 系 统 设 置 了 六 台 高 压 换 热

5、器 ， 分 别 是 反 应 产 物 / 混 氢 油 换 热 器 ( E-3101 / A， B， C) 、 热 高 分 气 / 循 环 氢 换 热 器 ( E-3102 ) 和 热 高 分 气 / 冷 低 分 油 换 热 器 ( E-3103 / A. B) 。 高 压 换 热 器 的 简 要 流 程 : 加 氢 后 的 反 应 产 物 与 混 氢 原 料 换热 ( E-3101) 后 进 入 热 高 分 离 器 ( D-3103) ， 反 应 产 物 在 在 热 高 压 分 离 器 中 进 行 油 、 气 分 离 。 热 高 分 气 体 分 别 与 冷 低 分 油 ( E-3013) 、 循

6、 环 氢 ( E-3102) 换 热 ， 再 经 空 冷 ( A-3101 ) 冷 却 到 50 进 入 冷 高 压 分 离 器 D3105 进 行 进 一 步 分 离 ， 工 艺 流 程 示 意 图 见 图 1。图 1 加 氢 裂 化 装 置 流 程 示 意 图 ( 换 热 部 分 )Fig 1 The sketch of the Hydrocracking Unit process( heat exchanger)收 稿 日 期 : 2014 03 24; 修 改 稿 收 到 日 期 : 2014 04 20。作 者 简 介 : 王 国 庆 ( 1967 ) ， 工 程 师 ， 毕 业 于

7、 北 京 工 业 大 学 ， 目 前 在 该 公 司 生 产 运 行 保 障 中 心 设 备 监 测 部 从 事 设 备 腐 蚀 与 防 护 工 作 。 E-mail: wanggq02 yssh sinopec com2 设 备 技 术 参 数加 氢 裂 化 装 置 的 高 压 换 热 器 全 部 采 用 了 锁 紧 式 双 壳 程 换 热 器 。 壳 体 材 质 为 16Mn + 堆 焊 ， 管38第 3 期 王 国 庆 加 氢 裂 化 装 置 高 压 换 热 器 的 腐 蚀 与 防 护 专 论氢 和 低 分 油 ， 换 热 器 由 北 京 建 安 公 司 制 造 。 具 体参 数 见 表

8、 1。束 材 质 为 316L 不 锈 钢 。 该 装 置 的 高 压 换 热 器 管程 介 质 : 反 应 产 物 ， 壳 程 介 质 : 加 氢 裂 化 原 料 、 循 环表 1 高 压 换 热 器 技 术 参 数Table 1 High-pressure heat exchanger technology parameterE-31023 设 备 腐 蚀 情 况3. 1 E-3103B 的 腐 蚀 情 况2009 年 10 月 22 日 7 时 29 分 ， 高 压 加 氢 装 置 硫 化 氢 汽 提 塔 C3201 顶 压 力 突 然 升 高 至 1. 01MPa( 正 常 操 作 在

9、 0. 75 MPa) ， 塔 顶 干 气 量 满 量 程 。 反 应 系 统 压 力 1 min 之 内 由 12. 87 MPa 下 降 到 12. 78 MPa。 判 断 可 能 是 高 低 压 换 热 器 E-3103A / B 内 漏 导 致 。 操 作 人 员 当 即 启 动 紧 急 预案 ， 紧 急 降 温 ， 切 断 进 量 ， 停 新 氢 压 缩 机 ， 停 工 处 理E-3103A / B。 对 两 台 换 热 器 泄 漏 时 的 运 行 参 数 检 查 、 对 比 及 分 析 ， 由 壳 程 出 口 温 度 突 然 下 降 较 大 判断 出 E-3103B 出 现 泄 漏

10、 ， E-3103A 完 好 。拆 开 换 热 器 主 螺 纹 压 盖 后 打 开 ， 发 现 管 板 和 管 束 较 脏 ， 于 是 用 软 化 水 对 管 板 和 管 束 进 行 冲 洗 ，后 用 净 化 风 吹 干 。 冲 洗 过 程 中 发 现 个 别 管 束 存 在堵 塞 现 象 ， 后 从 管 束 中 取 出 部 分 污 垢 ( 见 图 2 ) 。此 外 ， 用 内 窥 镜 进 行 观 察 ， 均 发 现 内 有 结 晶 物 ( 见 图 3) 。 冲 洗 中 有 严 重 的 氨 味 。图 3 换 热 管 内 壁 形 貌Fig 3 Corrosion graph of pipe in

11、wallE-3103B 对 管 板 进 行 了 渗 透 检 查 ， 未 发 现 管束 环 焊 缝 存 在 裂 纹 。 由 于 管 束 腐 蚀 严 重 ， 通 过 反 复 采 用 氮 气 查 漏 和 水 压 试 验 的 方 法 查 出 泄 漏 管 束87 根 ， 并 进 行 了 堵 管 处 理 ( 如 图 4 所 示 ) ， 抢 修 完 毕 后 进 行 了 氮 气 系 统 试 压 。 最 终 ， 该 换 热 器 在2010 年 装 置 检 修 时 进 行 了 更 换 。图 4 管 束 堵 管 情 况Fig 4 Tube bundle plugging3. 2 E-3102 的 腐 蚀 情 况20

12、13 年 8 月 检 修 期 间 ， 调 查 发 现 高 压 换 热图 2 管 束 腐 蚀 结 垢Fig 2 Corrosion product scale of tube bundle 器 E-3102B 的 腐 蚀 情 况 非 常 严 重 。 宏 观 观 察 :39设 备 编 号 设 备 名 称 型 号 型 式 介 质 材 质 操 作 温 度 / 操 作 压 力 / MPaE-3101 反 应 产 物 / 混 氢 DSFU1650-15. 3 / 壳 程 : 混 氢 油 16Mn + 堆 焊 352 15. 4/ A， B， C 油 换 热 器 16. 117-942-5. 3 /19-2

13、I 管 程 : 油 气 、 H2 S， H2 TP316L 408 14. 2热 高 分 气 / 循 环 DSFU1500-14. 9 / 壳 程 : 循 环 氢 16Mn + 堆 焊 142 15. 7氢 换 热 器 16. 5-522-3. 95 /19-2I 管 程 : 热 高 分 气 ， H2 ， H2 S TP316L 173 14. 1E-3103 / 热 高 分 气 / DSFU1550-15. 0 / 壳 程 : 冷 低 分 油 16Mn + 堆 焊 250 1A， B 冷 低 分 油 10-1008-7 /19-2I 管 程 : 热 高 分 气 ， H2 ， H2 S TP3

14、16L 260 13. 2专 论 石 油 化 工 腐 蚀 与 防 护 2014 年 第 31 卷管 箱 入 口 管 箱 无 明 显 腐 蚀 ， 出 口 管 箱 隔 板 和 出 口 接 管 存 在 轻 微 腐 蚀 ， 其 他 无 明 显 腐 蚀 迹 象 ; 但 管 程 入 口 端 管 束 穿 孔 ， 穿 孔 部 位 主 要 集 中 在 第 一 、 第 二 折 流 板 之 间 ， 最 外 层 可 见 腐 蚀 穿 孔 换 热 管27 根 ， 最 大 的 孔 洞 11 mm 2 mm， 该 部 位 测 厚 最 薄 为 1. 1 mm; 对 第 一 、 第 二 折 流 板 区 间 管 束 进 行 超 声

15、 波 测 厚 ， 发 现 最 薄 点 仅 为 0. 9 mm。 另 外 ， 在 入 口 方 向 第 二 、 第 三 折 流 板 之 间 最 上 层 发 现 一 根 管 束 存 在 施 工 引 起 的 划 伤 ， 该 伤 痕 长 140 mm。 后 经 打 压 发 现 整 个 管 束 堵 管 率 高 达 95% 以 上 。 整 个 换 热 器 管 束 报 废 。 由 于 订 货 周 期 较 长 ， 为 了 不 影 响 开 工 ， 隔 板 开 孔 ， 将 管 程 旁 通 。 腐 蚀 形 貌 见 图 5 和 图 6。停 工 时 注 水 冲 洗 过 ， 因 此 氨 盐 的 含 量 应 高 于 本 次的 分 析 结 果 。 根 据 分 析 结 果 和 腐 蚀 形 貌 ， 认 为 高 压 换 热 器 管 束 存 在 较 严 重 的 由 NH4 Cl + NH4 HS 的 铵 盐 垢 下 腐 蚀 造 成 的 。表 2 垢 样 分 析 结 果 ( E-3103B)Table 2 Analysis datas of sediment( E-3103B)4. 1 腐 蚀 机 理由 于 装 置 采