原油-減二中換熱器內(nèi)漏引起減壓塔頂壓力波動(dòng)的分析和對(duì)策

張璟龍 祝 賀 于泳波

(中國(guó)石化洛陽(yáng)分公司，河南洛陽(yáng)，471012)

某公司1#常減壓蒸餾裝置為提高原油換熱終溫，歷經(jīng)數(shù)次改造，形成了龐大、復(fù)雜的原油換熱流程網(wǎng)絡(luò)，初餾塔底油到常壓爐前換熱終溫能達(dá)到300℃以上，很大程度上節(jié)省了常壓爐燃料氣用量。當(dāng)前換熱流程中有超過(guò)50%的換熱器運(yùn)行周期超過(guò)15年，存在管束內(nèi)漏風(fēng)險(xiǎn)，是常減壓裝置長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行中的重大安全隱患，近期減壓塔頂壓力出現(xiàn)大幅波動(dòng)現(xiàn)象，經(jīng)排查為原油-減二中換熱器內(nèi)漏所致。

1 減壓塔頂壓力大幅波動(dòng)

2020年4月12日1:54，減壓塔頂壓力快速升高，半個(gè)小時(shí)內(nèi)從1.81 kPa上升至5.63kPa，減壓塔上部溫度迅速降低，各側(cè)線集油箱液位快速下降，立刻關(guān)停減一線、減二線及減三線外送，保證減壓塔各部位有充足的回流。

減二線外送關(guān)停后，減二中返塔流量迅速升高，此時(shí)觀察到隨著減二中返塔流量的增大，減頂壓力反而繼續(xù)升高，此現(xiàn)象與正常操作時(shí)減壓塔內(nèi)的變化情況相反，如圖1所示，實(shí)線為減二中回流量，虛線為減頂壓力。觀察到這一現(xiàn)象后，嘗試逐步降低減二中返塔流量，減頂壓力逐步下降至正常水平。隨后多次嘗試提高減二中流量，均出現(xiàn)減頂壓力隨之升高的情況。為保證減壓塔的正常操作，將減二中流量逐步降低，減頂壓力平穩(wěn)保持在2kPa左右。

圖1 12日減二中回流量與減頂壓力變化趨勢(shì)

2 原因分析

影響減壓塔頂壓力的因素主要有塔頂抽氣器蒸汽壓力、各級(jí)冷凝冷卻器的冷后溫度、液環(huán)真空泵運(yùn)行狀況、低壓瓦斯后路背壓、減壓塔內(nèi)氣相負(fù)荷、塔頂溫度、減壓爐出口溫度、塔底汽提蒸汽量、塔底液位和減頂油水分離器水封破壞等[1]。對(duì)減頂壓力波動(dòng)時(shí)間段內(nèi)減壓塔的操作進(jìn)行逐一分析，在波動(dòng)前后包括蒸汽壓力、循環(huán)水溫度在內(nèi)的各相關(guān)參數(shù)均未出現(xiàn)明顯的變化，所有參數(shù)的變化均在減頂壓力變化之后，因此排除了減壓系統(tǒng)操作參數(shù)變化造成的減頂壓力波動(dòng)。

通過(guò)擴(kuò)大排查范圍，發(fā)現(xiàn)在減頂壓力波動(dòng)的同時(shí)，減頂含硫污水量出現(xiàn)了同步的升高。如圖2所示，實(shí)線為減頂污水量，虛線為減頂壓力，兩者的走勢(shì)在波動(dòng)時(shí)以及前后幾小時(shí)內(nèi)完全一致。正常情況下減頂含硫污水的來(lái)源主要是減頂抽真空蒸汽、減壓塔底注汽和減壓爐爐管注汽。通過(guò)排查發(fā)現(xiàn)波動(dòng)前后上述三股蒸汽流量均未發(fā)生明顯變化，且裝置蒸汽總表也無(wú)變化，表明含硫污水流量的變化并非由蒸汽引起。

圖2 減頂污水量與減頂壓力變化趨勢(shì)

排除蒸汽流量變化引起的含硫污水量升高可能性后，下一步分析換熱器內(nèi)漏引起水量變化的可能性。若減頂冷卻器內(nèi)漏，污水量的增大應(yīng)是不可逆的，而實(shí)際減頂含硫污水量在減頂壓力下降后也逐步恢復(fù)到了正常水平，因此排除減頂冷卻器內(nèi)漏的可能。

排除上述原因后，減頂污水量增大唯一的可能性就是減壓塔各中段回流換熱器內(nèi)漏，原油中的水漏入蠟油后隨回流進(jìn)入減壓塔內(nèi)，造成減頂壓力突升和減頂污水量增大。

查看減頂壓力波動(dòng)前后電脫鹽罐的界位發(fā)現(xiàn)12日1:00前后，主流程一級(jí)電脫鹽罐界位快速上升，如圖3所示，實(shí)線為一級(jí)電脫鹽罐界位，虛線為切水調(diào)節(jié)閥開(kāi)度。在切水調(diào)節(jié)閥開(kāi)度增大至70%的情況下，該罐界位1小時(shí)內(nèi)仍由40%左右升高至70%，說(shuō)明原油中有大量水分帶入了電脫鹽系統(tǒng)。

圖3 主流程一級(jí)電脫鹽界位變化趨勢(shì)

由于原油經(jīng)過(guò)電脫鹽罐后，水分基本被脫除，因此初步判斷為減壓塔中段回流與脫前原油的換熱器內(nèi)漏，原油中的水分進(jìn)入到減壓塔，造成減頂壓力波動(dòng)。

3 排查過(guò)程

3.1 采樣分析

減壓系統(tǒng)各側(cè)線與原油換熱器多達(dá)15組，其中只有減二中換熱器E1006AB和E1053AB是與脫前原油進(jìn)行換熱，結(jié)合波動(dòng)的當(dāng)天減二中流量提高后減頂壓力反而升高這一現(xiàn)象，重點(diǎn)對(duì)這兩組換熱器進(jìn)行排查。

圖4 減壓塔流程圖

4月12日9:00，分別從E1020AB后、E1006AB后、E1053AB后采減二線樣進(jìn)行分析，結(jié)果如表1所示。

表1 減二線化驗(yàn)分析結(jié)果

從表1可以看出，減二線在經(jīng)過(guò)E1006AB后，殘?zhí)坑?.5%升高至0.52%，初餾點(diǎn)由269.2℃降低至252℃，終餾點(diǎn)由616.8℃升高至645.6℃，密度變化不明顯；減二線在經(jīng)過(guò)E1053AB后，殘?zhí)坑?.52%升高至0.56%，初餾點(diǎn)由252℃下降至240.2℃，終餾點(diǎn)由645.6℃降低至630℃，密度變化同樣不明顯。

從數(shù)據(jù)上看減二線經(jīng)過(guò)E1006AB后，初餾點(diǎn)降低，終餾點(diǎn)升高，殘?zhí)可?，存在?nèi)漏的可能性較大，但經(jīng)過(guò)E1053AB后各項(xiàng)數(shù)據(jù)也有變化，因此從化驗(yàn)分析數(shù)據(jù)上不能確定具體內(nèi)漏的換熱器。

3.2 換熱器切除觀察

為進(jìn)一步確定內(nèi)漏的換熱器，4月13日9:00將E1006AB切除，觀察減二線顏色以及塔內(nèi)工況的變化。如圖5所示，實(shí)線為減二中回流量，虛線為減頂壓力，在切除換熱器前，再次嘗試提高減二中流量，仍出現(xiàn)減頂壓力隨之升高的現(xiàn)象。當(dāng)E1006AB切除后，再提高減二中流量，減頂壓力開(kāi)始逐漸下降，減壓塔恢復(fù)至正常的操作調(diào)整反應(yīng)。

圖5 13日減二中流量與減頂壓力變化趨勢(shì)圖

為對(duì)比E1006AB切除前后減二線顏色的變化，在切除前、切除后1小時(shí)、3小時(shí)、5小時(shí)和6小時(shí)依次對(duì)減二線進(jìn)行采樣，經(jīng)對(duì)比可以看出，在切除三小時(shí)后，樣品顏色出現(xiàn)較為明顯的變化，附著在采樣缸壁上的蠟油顏色由之前的黑色恢復(fù)為正常的黃綠色。

通過(guò)以上排查，基本確定4月12日凌晨減頂壓力波動(dòng)為E1006AB管束內(nèi)漏、帶水的原油隨減二中返塔引起的。4月23日，E1006AB抽芯檢修，管束試壓后檢查出泄漏的管子共計(jì)11根。對(duì)泄漏管子兩頭進(jìn)行封堵處理后，進(jìn)行管束回裝，重新投用E1006AB換熱器，并采購(gòu)兩組新管束，作為生產(chǎn)備用。

4 對(duì)策與下一步措施

(1)在原油大量帶水時(shí)，若出現(xiàn)減壓塔頂壓力隨側(cè)線回流量增大而上升的反?，F(xiàn)象，可第一時(shí)間判斷減二中與脫前原油換熱器發(fā)生內(nèi)漏。

(2)在本次排查過(guò)程中，我們積攢了關(guān)于減壓塔各側(cè)線換熱器內(nèi)漏判斷方法的寶貴經(jīng)驗(yàn)，由于日常生產(chǎn)中減壓蠟油的化驗(yàn)分析頻次較低，且顏色較深，減壓各側(cè)線換熱器內(nèi)漏排查難度較大，今后在減壓蠟油采樣過(guò)程中要留意油品性質(zhì)細(xì)微變化，如有顏色發(fā)黑等異常現(xiàn)象，及時(shí)開(kāi)展排查。

(3)E1006AB自2005年投用至今已運(yùn)行15年，期間從未進(jìn)行更換。今后對(duì)于常減壓裝置原油換熱流程中使用年限較長(zhǎng)的換熱器，要及時(shí)采購(gòu)備芯，在發(fā)現(xiàn)換熱器內(nèi)漏時(shí)及時(shí)抽芯、更換管束，減少對(duì)生產(chǎn)的影響。

5 結(jié)語(yǔ)

本次減頂壓力波動(dòng)，在生產(chǎn)處理過(guò)程中，操作人員反應(yīng)迅速，及時(shí)發(fā)現(xiàn)與減頂壓力波動(dòng)相關(guān)聯(lián)的工藝參數(shù)，有針對(duì)性地進(jìn)行調(diào)整，第一時(shí)間恢復(fù)減壓塔操作，并捕捉到生產(chǎn)波動(dòng)前后發(fā)生的一些細(xì)節(jié)，為后續(xù)分析判斷提供了有力支持。在分析排查過(guò)程中，技術(shù)人員抓住了“影響減壓塔頂壓力因素”這一主要矛盾，抽絲剝繭進(jìn)行逐條排除，最終找到最根本原因——原油-減二中換熱器內(nèi)漏。當(dāng)裝置出現(xiàn)生產(chǎn)波動(dòng)時(shí)，各個(gè)參數(shù)之間存在相互關(guān)聯(lián)、相互影響的情況，要找出最先發(fā)生變化的參數(shù)，理清思路，逐級(jí)分析，方能快速找到破解難題的辦法。