淺析板式換熱器結(jié)垢原因及措施

蘇雪朝 張帥

摘 要：2019年10月華北石化2#常減壓裝置原油-初頂油氣全焊式板式換熱器結(jié)垢、換熱效果大幅度下降，換熱器前后壓差升高。本文以華北石化2#常減壓為例分析板換結(jié)垢堵塞的情況、垢樣成分的分析，并提出了相應(yīng)的解決措施。

關(guān)鍵詞：板式換熱器;結(jié)垢;水質(zhì)

1? ?引言

1.1? 裝置簡(jiǎn)介

中國(guó)石油華北石化分公司2#常減壓裝置由洛陽(yáng)研究院設(shè)計(jì)，常壓處理量為500萬(wàn)噸/年，減壓處理量為300萬(wàn)噸/年。新建500萬(wàn)噸/年常減壓蒸餾裝置加工巴士拉原油和烏姆謝夫原油的混合原油，其中巴士拉原油為420萬(wàn)噸/年，烏姆謝夫原油為80萬(wàn)噸/年。其混合原油硫含量為2.77%（wt），重金屬Ni+V的含量為30ppm。

2#常減壓裝置常壓加工流程為原油自罐區(qū)來(lái)進(jìn)裝置后均分兩路進(jìn)行換熱后混合進(jìn)入電脫鹽部分進(jìn)行脫鹽脫水，然后進(jìn)入C101初餾塔）。C-101（初餾塔）塔頂油氣經(jīng)E-101A，B換熱至約98℃后進(jìn)入EA-101A-F（初頂空冷器）冷凝冷卻到66℃后進(jìn)入V-102（初餾塔頂回流罐）進(jìn)行氣液分離。初底油合并后經(jīng)E-129A，B（初底油-減壓渣油（I）換熱器）換熱到303℃，進(jìn)入到F-101（常壓爐）。加熱至約358℃進(jìn)入C-102（常壓塔）。C-102（常壓塔）塔頂油氣（120℃）經(jīng)EA-102A-D（常頂一級(jí)油氣空冷器）冷凝冷卻到95℃后進(jìn)入V-103（常頂回流罐）進(jìn)行氣液分離。V-103分離出的常頂一級(jí)油經(jīng)P-107A/B（常頂回流油泵）抽出，一部分作為常頂回流，另一部分經(jīng)E-151（常頂一級(jí)石腦油冷卻器）送輕烴回收裝置;分離出的含硫污水經(jīng)泵P-120A/B（常頂一級(jí)排水泵）升壓，部分作為塔頂注水，部分排出裝置;分離出的油氣經(jīng)E-152A，B（常頂二級(jí)油氣-熱水換熱器）、EA-103A，B（常頂二級(jí)油氣空冷器）、E-142（常頂油氣冷卻器）冷凝冷卻至40℃后進(jìn)入V-104（常頂產(chǎn)品罐）進(jìn)行氣液分離。

1.2? 原料性質(zhì)

2#常減壓開(kāi)工后加工的華北油，至2019.4月底開(kāi)始加工華北南部、北部、上扎庫(kù)姆、冀東油;5.6日上扎庫(kù)姆原油切換為沙輕原油，至5月20日，全部加工進(jìn)口油，6月初開(kāi)始摻煉俄油，加工沙輕、俄油、冀東油，6-7月沙輕加工比例較高，逐漸提高了俄油加工比例，至7月底，俄油比例超過(guò)沙輕。

2#常減壓初餾塔注水為塔頂凝結(jié)水回注，水中含有氨氮（平均33mg/L），硫化物（平均25mg/L）與氯離子（平均5mg/L）。

1.3 原油-初頂油氣全焊式板式換熱器

2#常減壓裝置原油-初頂油氣全焊式板式換熱器共設(shè)置4臺(tái)（E101A-D），A側(cè)為初頂油氣，B側(cè)為脫前原油。E101A-D型號(hào)是CPX75-V-450，CP是全焊式，X是換熱板板型，換熱板是750mm*750mm，換熱板數(shù)量是450片。芯體材質(zhì)是Ti板，面板材質(zhì)是Q345R。設(shè)計(jì)壓降是10.5KPa。廠(chǎng)家為阿法拉伐（江陰）設(shè)備制造有限公司。

2? 板式換熱器堵塞情況分析

2.1? 堵塞情況

2018年9月2#常減壓裝置開(kāi)工投用后E101A-D壓降為8KPa，2019年4月E101A-D壓降為8KPa，2019年6月底開(kāi)始E101A-D壓降開(kāi)始增加，2019年10月初E101A-D壓降增加至148KPa，已接近最大壓降（150KPa）了，二聯(lián)合運(yùn)行部同公司和廠(chǎng)家技術(shù)負(fù)責(zé)人溝通后決定先拆檢兩臺(tái)E101CD。

2.2? 詬樣分析

10月18日18：00拆除E101CD的A側(cè)和B側(cè)所有面板，并分別留取A1側(cè)初頂油氣入口處和A2側(cè)中間段初頂油氣折流入口處的垢樣，從堵塞物外觀看，為灰黑色固體塊狀物，質(zhì)地較硬，且有分層現(xiàn)象，此物常溫下不溶于水。垢樣寄往沈陽(yáng)中科韋爾腐蝕控制技術(shù)有限公司和濟(jì)南瑞東實(shí)業(yè)有限公司，化驗(yàn)分析結(jié)果如下：通過(guò)能譜分析可見(jiàn)，兩個(gè)樣品中均含有 Ca 、 C 、 O 、 Fe 和Cl、S 等元素，說(shuō)明垢樣中的主要成分均為鹽類(lèi)垢物和鐵的腐蝕產(chǎn)物。分析可見(jiàn)，換熱器中部垢樣中主要檢出成分為（NH4）2CO3和 CaCQ3 ，換熱器入口垢樣中主要檢出成分為Fe3S4.。結(jié)合以上檢測(cè)分析，結(jié)論如下：1）換熱器入口和換熱器中部垢祥均含有鹽類(lèi)垢物和鐵的硫化物腐蝕產(chǎn)物;2）換熱器中部垢物成分主要為（NH4）2CO3和CaCQ3，局部夾雜有腐蝕產(chǎn)物;3）換熱器入口垢物主要成分為同時(shí)含有一定量的CaCO3及（NH4）2CO3等鹽類(lèi)。

2.3? 對(duì)板式換熱器堵塞成因分結(jié)論

通過(guò)對(duì)初餾塔頂板式換熱器解體以及對(duì)垢樣的化驗(yàn)分析，認(rèn)為板換堵塞直接原因：生產(chǎn)水中含量很高的碳酸鹽或其它堿類(lèi)在通過(guò)塔頂注水和注緩蝕劑水溶液等方式下進(jìn)入管道，與高溫油氣作用下固體結(jié)晶析出后聚集并附著在管道內(nèi)壁而最終導(dǎo)致板換結(jié)垢并發(fā)生堵塞。

3? 解決措施

經(jīng)過(guò)對(duì)初餾塔頂板式換熱器堵塞成因分析：是由于直接使用生產(chǎn)水注水和溶解藥劑，而導(dǎo)致溶于水的碳酸鹽或其它堿鹽類(lèi)固體物質(zhì)析出、聚集附著在板換管道內(nèi)壁而最終導(dǎo)致板換堵塞。為此提出整改措施如下：

（1）塔頂注水由回注水改為凈化水，密切監(jiān)測(cè)水質(zhì)情況。

（2）緩蝕劑溶解水由凈化水改為新鮮水。

（3）注意兩注加入量，嚴(yán)格執(zhí)行廠(chǎng)家提供的技術(shù)協(xié)議。

（4）嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程、避免裝置大幅度波動(dòng)。