急冷油/稀釋蒸汽再沸器運行問題分析及預(yù)防

張恩仲，王偉（中沙（天津）石化有限公司，天津 300271）

1 乙烯裝置急冷油/稀釋蒸汽再沸器基本情況

中沙（天津）130萬噸/年乙烯裝置,包括各工藝生產(chǎn)單元及設(shè)置在裝置界區(qū)內(nèi)為該裝置服務(wù)的輔助設(shè)施和公用工程，按工藝流程分為裂解爐系統(tǒng)、急冷系統(tǒng)、裂解氣壓縮、冷分離系統(tǒng)、熱分離系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)。裂解爐區(qū)共有12臺裂解爐，新增BA112裂解爐為20萬噸/年輕液體原料裂解爐，其他單臺裂解爐能力為10萬噸/年。其中包括：1臺循環(huán)乙烷/丙烷裂解爐BA101；10臺液體原料裂解爐，其中：BA102、103、109、110和111為輕質(zhì)原料裂解爐，BA104～108為重質(zhì)原料裂解爐。所有裂解爐采用中國石化自主開發(fā)的CBL技術(shù)設(shè)計。

中沙（天津）130萬噸/年乙烯裝置急冷油/稀釋蒸汽再沸器EA154共六臺，為浮頭式換熱器。循環(huán)急冷油作為平行的臥式熱虹吸換熱器EA154A～F的熱輸入，加熱由稀釋蒸汽罐FA153來的工藝水。從急冷油輸入的熱量中產(chǎn)生的蒸汽量，不能滿足裂解爐的需求。因此，通過在臥式熱虹吸換熱器（中壓蒸汽/稀釋蒸汽換熱器EA159A～D）中使用中壓蒸汽來汽化工藝水，從而得到額外的稀釋蒸汽。稀釋蒸汽通過稀釋蒸汽過熱器EA161由中壓蒸汽過熱后送至裂解爐。

急冷油/稀釋蒸汽再沸器EA154形式為AXS,長11.464 m,筒體內(nèi)徑2.1 m,筒體材料16MnR。管程為急冷油，設(shè)計壓力2.3 Mka，設(shè)計溫度250 ℃，管束4 752根；殼程為工藝水和稀釋蒸汽，設(shè)計壓力1.00 MPa/全真空, 設(shè)計溫度200 ℃。EA154A～F管束自2009年開車后至2018年未更換。

2 急冷油/稀釋蒸汽再沸器問題處理

如圖1所示2018年7月28日，乙烯裝置EA154前后溫差下降。檢查EA154A～F大浮頭排水情況，未發(fā)現(xiàn)異常。調(diào)整急冷系統(tǒng)運行參數(shù)，溫差加大。2018年7月31日按計劃對BA109退料燒焦，降溫更換爐管,EA154前后溫差再次下降。檢查EA154A～F/EA159A～D運行情況。

圖1 2018年7-9月EA154溫差曲線

對EA154殼程筒體排放線進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)筒體排放線堵塞，疏通后排出大量焦?fàn)钗?。每臺EA154工藝水進(jìn)水主管為12″，分出4條6″工藝水上水管進(jìn)入筒體，拆除筒體工藝水線上水管部分保溫進(jìn)行測溫，部分上水管外壁溫度為50～60 ℃，判斷部分上水管堵塞。

中沙石化稀釋蒸汽發(fā)生系統(tǒng)流程圖如圖2所示。

圖2 中沙石化稀釋蒸汽發(fā)生系統(tǒng)流程圖

應(yīng)對措施：

（1） 降低裂解爐進(jìn)料負(fù)荷至70%，降低急冷油系統(tǒng)熱負(fù)荷。

（2）提高急冷油塔汽油回流量，降低急冷水塔DA152塔釜溫度，由汽油帶走急冷油塔DA151部分熱量。

（3）檢查EA154A～F 急冷油側(cè)進(jìn)、出口外壁溫度；檢測工藝水側(cè)DS導(dǎo)淋處凝液油含量，切出運行效果最差的換熱器。

（4）切出EA154油洗管程，配臨時線加盲板油洗殼程，蒸煮后交出檢修。

（5）EA154切出換熱器切割工藝水進(jìn)水線，水力清焦；工藝水上水線上增加配對法蘭封堵泄漏換熱管，小浮頭增加碟簧并于熱緊后投用。

（6）EA154A～F運行臺本體工藝水排污處排焦，維持運行；檢查工藝水上水管溫度，電加熱溫度低的上水管。

（7） 拆除EA154C封頭箱，短接急冷油側(cè)進(jìn)、出口管線，保證足夠的急冷油用于急冷器和塔中部回流。

3 泄漏原因分析

（1）EA154管束自2009年開車后未更換，管束存在老化泄漏的情況。

（2）自2012年起公司采用SHEMS管理制度中的力矩扳手把緊程序，EA154小浮頭把緊力矩為795 N·m，不采用熱緊的方式，隨著換熱器溫差變化可能造成泄漏。

（3）某一臺換熱器漏油后隨DS進(jìn)入系統(tǒng)，結(jié)焦物在系統(tǒng)內(nèi)積累，逐漸堵塞EA154其它換熱器進(jìn)水管，換熱器逐漸失去冷物流，管束處于半干燒狀態(tài)，損傷加劇，造成小浮頭大量漏油。

（4）裝置大型化后設(shè)備預(yù)熱時的應(yīng)力大，可能導(dǎo)致?lián)Q熱器泄漏。

（5）經(jīng)過逐臺切出檢修，確認(rèn)為換熱器小浮頭泄漏是本次系統(tǒng)波動的主要原因。

中沙石化EA154設(shè)備圖紙如圖3所示。

圖3 中沙石化EA154設(shè)備圖紙

4 泄漏影響

急冷油/稀釋蒸汽再沸器的泄漏不僅造成裝置稀釋蒸汽產(chǎn)生量降低,影響裝置的能耗、物耗指標(biāo),而且大量急冷油泄漏至稀釋蒸汽系統(tǒng),造成裂解爐爐管結(jié)焦,影響運行周期［1］,造成稀釋蒸汽排污系統(tǒng)COD含量高，加大污水處理難度，嚴(yán)重時還可能造成裝置停車和環(huán)境污染。

本次問題處理過程中，2018年8月15日急冷油/稀釋蒸汽再沸器急冷油側(cè)進(jìn)、出口溫差降至最低，為5.02 ℃。造成急冷油塔塔頂溫度升高。為防止將重油帶入后系統(tǒng)，造成急冷水乳化，被迫降低裝置負(fù)荷。待8月22日溫差逐漸恢復(fù)后，裝置提負(fù)荷運行。

5 特護措施

(1)每天檢測運行EA154各臺換熱器工藝水上水管溫度，對于溫度低于100 ℃的上水管采取電加熱的方式，及時排焦。

(2)將稀釋蒸汽凝液取樣頻次由原來的每月一次改為每周一次，發(fā)現(xiàn)凝液中油含量高時及時排查單臺換熱器，防止一臺換熱器內(nèi)漏后污染整個系統(tǒng)。

(3)每周三白班依序采一個運行臺EA154 DS升汽線安全閥倒淋處凝液，做油含量和COD。

(4)將EA154大浮頭排污處排水檢查由每周一次改為每天檢查，每周三排放EA154運行臺換熱器本體排污，發(fā)現(xiàn)有換熱器內(nèi)漏的情況及時切出檢修。

(5)投用EA154換熱器過程中對小浮頭和管箱熱緊［2］，防止投用急冷油時由于溫度變化導(dǎo)致小浮頭泄漏。

(6)制定EA154換熱器更換管束計劃，逐臺更新EA154管束。

(7) EA154管束更新完成后投用5臺急冷油/稀釋蒸汽再沸器，一臺備用，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行。

6 結(jié)語

中沙石化乙烯裝置急冷油/稀釋蒸汽再沸器EA154B/E 2019年3月更換管束，EA154C/D 2019年10月更換管束，EA154A/F 2020年6月更換管束。在乙烯裝置2020年檢修及擴能改造施工過程中，逐條清理工藝水管線，去除系統(tǒng)焦質(zhì)。

乙烯裝置2020年7月12日一次開車成功后，EA154特護運行，急冷油溫差20～22 ℃，運行穩(wěn)定。