石蠟加氫裝置冷卻系統(tǒng)改造的應用總結

樊敏超(工藝工程師 大慶煉化公司潤滑油廠5613774)

大慶煉化公司潤滑油廠蠟加氫裝置，于1998年9月建成投產(chǎn)，生產(chǎn)至2006年9月，熱高分氣冷卻器管束頻繁發(fā)生泄漏，更換周期為9個月，開停工、更換費用高，同時存在氫氣竄入循環(huán)水系統(tǒng)的重大安全隱患，經(jīng)過考察后蠟加氫裝置對冷卻系統(tǒng)進行改造，取得效果明顯。

一、熱高分氣冷卻器的基本參數(shù)

1.參數(shù)條件

設備位號：E－9003、介質(zhì)：管程H2烴H2S(殼程循環(huán)水)、材質(zhì)：管0Ct-18Ni-10Ti(殼16MR)、設計溫度：管220(殼60)℃、操作溫度：管160~200(殼60)℃、設計壓力：管8.5(殼2.45)MPa、操作壓力：管7.6~7.8(殼0.4)MPa。

2.熱高分氣冷卻器(E-9003)的結構形式(圖1)

二、熱高分氣冷卻器管束腐蝕原因分析

1.熱高分氣冷卻器管束工作流程及操作方式

管束內(nèi)的介質(zhì)是由熱高壓分離罐分離出來的循環(huán)氫氣、硫化氫等氣體，溫度在160~170℃左右，壓力在7.2MPa，經(jīng)過殼程內(nèi)循環(huán)水冷卻后，循環(huán)氫氣體溫度降至60~80℃左右，再經(jīng)過冷高分罐(D-9003)進行分離后，進入循環(huán)氫罐(D-9005)，進入循環(huán)壓縮機。在正常生產(chǎn)過程中，因管束內(nèi)壁掛蠟，阻塞管束，使循環(huán)氫不能及時冷卻下來。此時，關閉熱高分冷卻器(E-9003)管程循環(huán)水閥門，使管程循環(huán)氫溫度上升，將管程內(nèi)壁上的蠟逐漸熔化，并攜帶至冷高分罐(D-9003)中，之后再恢復循環(huán)水流程。

這種操作方法，在初期每天一次，末期每天三次以上，操作過程為20~40分鐘，循環(huán)氫溫度保持3~4個小時，這種操作方法，不但勞動強度大，操作精度無法掌握，而且不利于安全生產(chǎn)。

2.熱高分氣冷卻器管束腐蝕原因：類氣蝕損傷

在進行化蠟操作過程中，因不能精確控制溫度，管束外壁實際溫度與高分罐溫度最終一致，達到160~170℃，超過該環(huán)境的水的沸點溫度，使循環(huán)水在很短的時間內(nèi)急劇沸騰汽化。汽化形成大量氣泡發(fā)生爆裂，對冷卻器管束外表面形成沖擊，該過程持續(xù)20~40分鐘。該類氣蝕現(xiàn)象直接對金屬表面造成物理傷害，結果形成大小各異的沖擊損傷。

3.熱高分氣冷卻器管束腐蝕原因：電化學腐蝕

該冷卻器管束外表面存在缺陷，再加上機械腐蝕，采用循環(huán)水作為冷卻水，存在不足之處。循環(huán)水中含有雜質(zhì)多，水質(zhì)差，水中的溶解鹽易沉積在管束外表面上有缺陷的部位。廠內(nèi)循環(huán)水中含有大量、種類繁多的鹽類懸浮物、從管束浮頭泄漏出的有機物等，逐漸形成污垢層，導致管束外表面鐵的陽離子溶解速度加快。

因管束表面粗糙、防腐層破損等缺陷,再加上化蠟操作造成的高溫等原因,水中的難溶解鹽易于沉積在管束表面有缺陷的地方,形成初期結晶坯。水中所含其它難溶鹽類、懸浮物及從浮頭泄漏出的有機物等,就以這種結晶坯為中心聚合,逐漸積累形成污垢層。由于管外壁表面的積垢層不連續(xù)、不牢固且不均勻，同時一些部位存在裂縫和間隙,積垢層與管束表面之間的空間與外區(qū)形成電化學區(qū)域,發(fā)生垢下腐蝕,該空間內(nèi)發(fā)生鐵的溶解，空間外發(fā)生氧化還原反應：

空間外發(fā)生氧化還原反應：

隨著空間外氧還原反應的不斷進行和空間內(nèi)氧的不斷消耗,管束中的鐵離子溶解速率加大。在點解、酸化作用下,鐵的離子溶解加速進行，最終發(fā)生泄漏。

三、處理方法

經(jīng)過上述分析，改變冷卻器冷卻水問題，應是解決熱高分冷卻器管束泄漏的最優(yōu)方法。采用軟化水冷卻來替代循環(huán)水冷卻。根據(jù)實際需要，將4臺位置相鄰的冷卻器和高速泵自沖洗冷卻器、自循環(huán)真空泵用水均改造為軟化水閉路循環(huán)冷卻。

1.主要設備材料

(1)泵2臺

型號：ZAⅢ100-250C揚程：59m 流量：250m3/h設計溫度：65℃操作溫度：60℃原動機：YB225M-2功率45KW

(2)軟化水罐1臺

材質(zhì)：Q235B直徑X高度：Ф2000X9783X8容積：25.81設計溫度：60℃設計壓力：常壓a

(3)換熱器一臺

設備位號：E－9011、介質(zhì)：管程循環(huán)水(殼程軟化水)、材質(zhì)：管20#(殼16MR)、設計溫度：管200(殼200)℃、操作溫度：管40(殼60)℃、設計壓力：管1.6(殼1.6)MPa、操作壓力：管0.4(殼0.3)MPa。

2.工藝流程圖(圖2)

3.工藝參數(shù)控制

(1)閉路軟化水溫度為重要控制指標，經(jīng)長時間摸索，軟化水溫度應控制在48~52℃之間；

(2)循環(huán)水流量由38~42t/h，降至26~30t/h；

(3)裝置出現(xiàn)停電等突發(fā)事故，在啟動高速泵前，要先啟動軟化水泵；

(4)冬季生產(chǎn)重點巡檢軟化水系統(tǒng)。

結論

1.在循環(huán)水改軟化水冷卻項目投用以來，熱高壓冷卻器E-9003沒有發(fā)生過管束泄漏事故,各冷卻器的管、殼程入口、出口溫度都在指標范圍內(nèi)；

2.軟化水閉路循環(huán)使用，裝置綜合能耗沒有明顯增加，循環(huán)水使用量降低，降低了裝置循環(huán)水單耗。

3.使用軟化水作為冷卻介質(zhì)，軟化水罐溫度控制在48~52℃之間，各冷卻器出口溫度更穩(wěn)定，徹底解決了熱高壓冷卻器掛蠟現(xiàn)象，換熱器再未發(fā)生泄漏事故，實際效果明顯。

[1]趙忠獻 石蠟加氫水冷器腐蝕原因及解決方法1998.8.15.