加氫裂化裝置高壓換熱器結(jié)鹽垢下腐蝕分析及管控

徐永順

（中國石油錦州石化公司 錦州市 121000）

1 裝置概述

某石化公司加氫裂化裝置設(shè)計(jì)加工能力為130萬噸/年。裝置設(shè)計(jì)以減壓蠟油、焦化蠟油、直餾柴油為原料，采用全循環(huán)、多產(chǎn)中間餾分油的加工方案。其主要產(chǎn)品航煤、柴油作為全廠調(diào)和組分送出裝置，重石腦油作為重整裝置原料送出裝置。在2021年出現(xiàn)熱高分氣/冷低分油換熱器E1003內(nèi)漏，裝置緊急停產(chǎn)檢修。

2 裝置特點(diǎn)

采用熱高分流程，提高反應(yīng)流出物熱能利用率，降低能耗，同時避免瞅環(huán)芳烴在空冷器管束中沉積和堵塞。

采用爐前混氫流程，提高換熱效率，減緩加熱爐爐管結(jié)焦速度。

四路注水點(diǎn)，三路注水點(diǎn)位于熱高分頂，一路注水位于熱低分頂。

3 高壓換熱器內(nèi)漏分析

3.1 事件情況

某石化公司加氫裂化裝置2021年8月，主汽提塔頂流量突然上升，熱高分氣/冷低分油換熱器E1003管程出口溫度、冷高分頂壓力逐漸下降，采樣分析主汽提塔頂干氣含氫氣60%，判斷為熱高分氣/冷低分油高壓換熱器E1003內(nèi)漏，裝置停工檢修。

圖1 主汽提塔頂氣量、E1003冷后溫度、冷高分壓力變化趨勢

3.2 工藝概括

加氫裂化裝置反應(yīng)餾出物經(jīng)高壓換熱器換熱后進(jìn)入熱高壓分離器V1002（230℃、14.5MPa）進(jìn)行氣液分離，分離出的熱高分氣分別經(jīng)熱高分氣/冷低分油換熱器E1003（降至181℃）、熱高分氣/循環(huán)氫換熱器E1004（降至145℃）、熱高分氣空冷器A1001（降至55℃）進(jìn)入冷高壓分離器V1003，高壓部分注水點(diǎn)共有三點(diǎn)：E1003前、E1003與E1004間、E1004與A1001間（圖2），注水方式均采用連續(xù)注入方式。

圖2 高壓換熱器E1003換熱流程

3.3 設(shè)備概況

加氫裂化裝置熱高分氣/冷低分油換熱器（E1003）形式為螺紋鎖緊環(huán)。摻煉焦蠟后，發(fā)現(xiàn)E1003存在結(jié)鹽現(xiàn)象，檢修期間將E1003管束管材升級為825合金，并在E1003前增加一路注水，注水量7.7t/h。

3.4 檢修過程

裝置停產(chǎn)檢修換熱器E1003，螺紋鎖緊環(huán)拆除后，檢修人員使用內(nèi)窺鏡對換熱器管束內(nèi)部進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)部分管束內(nèi)部有銨鹽附著現(xiàn)象，清洗隊(duì)對換熱器管束疏通清洗。

表1 E1003換熱器數(shù)據(jù)表

圖3 換熱器管束管口結(jié)鹽情況

圖4 內(nèi)窺鏡檢查管束結(jié)鹽情況

檢修人員對換熱器管板著色，未發(fā)現(xiàn)異常。對換熱管直管段進(jìn)行遠(yuǎn)場渦流檢測，共檢測換熱管60根（其中涂顏色代表已檢測），檢測結(jié)果顯示所抽查管束腐蝕程度均小于10%，具體檢測部位見圖5。

圖5 換熱器管束渦流檢測示意圖

3.5 腐蝕泄漏原因分析

通過E1003管束內(nèi)窺鏡檢測，在管口和管壁上附著白色固體垢物，部分管子已部分堵塞，判斷為銨鹽垢下腐蝕。銨鹽結(jié)晶腐蝕主要分為硫氫化銨腐蝕和氯化銨腐蝕，其中硫、氯、氮來源于原料油，經(jīng)過加氫后，生成硫化氫、氨和氯化氫，隨后反應(yīng)生成硫氫化銨和氯化銨。

硫氫化銨和氯化銨在溫度較低情況下結(jié)晶，經(jīng)過分析，E1003入口溫度為230℃，出口溫度181℃，E1003運(yùn)行溫度已處于氯化銨結(jié)鹽溫度，遠(yuǎn)高于硫氫化銨結(jié)鹽溫度，由此判斷白色固體垢物為氯化銨。氯化銨在無水環(huán)境下，低溫結(jié)晶會造成高壓換熱器管束堵塞，降低高壓換熱器換熱效果，增大系統(tǒng)壓降，嚴(yán)重時影響裝置循環(huán)氫量，造成裝置停產(chǎn)。

為避免出現(xiàn)換熱器堵塞，通常利用氯化銨較強(qiáng)吸水特性，采用注水沖洗，但如果注水量未滿足25%在注水部位為液態(tài)，由于少量水的存在，使氯化銨溶解產(chǎn)生氯離子，構(gòu)成了腐蝕環(huán)境，且換熱器管束內(nèi)由于水量不足，使氯化銨無法完全沖洗干凈，管束內(nèi)存在的氯化銨結(jié)晶，結(jié)晶吸收水分后，在管壁表面形成高濃度氯化銨溶液，對金屬產(chǎn)生較強(qiáng)的腐蝕作用，引起垢下腐蝕，造成E1003管束泄漏。

4 腐蝕管控措施：

優(yōu)化原料配比。原裝置進(jìn)料為減壓蠟油、焦化蠟油、直餾柴油，原料性質(zhì)見表2，焦化蠟油和減壓蠟油中氮含量高，直餾柴油中氯含量高，為了減少氯化銨生成，經(jīng)過優(yōu)化調(diào)整，裝置進(jìn)料改為減壓蠟油和直餾柴油進(jìn)料，并降低減壓蠟油進(jìn)料比例，進(jìn)一步降低氯化銨結(jié)晶物產(chǎn)生量。

表2 原材料性質(zhì)

加強(qiáng)操作條件調(diào)節(jié)，動態(tài)監(jiān)控KP值和結(jié)鹽溫度，已經(jīng)在MES、DCS系統(tǒng)畫面增加在線結(jié)鹽溫度和KP值實(shí)時計(jì)算監(jiān)測，操作員可根據(jù)計(jì)算結(jié)果隨時調(diào)整操作條件，保證E1003入口溫度大于結(jié)鹽溫度10℃以上。

圖6 MES、DCS系統(tǒng)增加結(jié)鹽溫度和KP值實(shí)時監(jiān)測

注水方式由連續(xù)注水改為間斷注水。從本次檢修來看，仍有銨鹽存在，根據(jù)設(shè)計(jì)院對裝置實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)的核算，E1003前的注水量為7.7t/h時無游離水存在，沒滿足總注水量的25%在注水部位為液相的工藝防腐要求，無法沖刷掉銨鹽結(jié)晶，需將注水量提高至16t/h以上才能滿足防止銨鹽結(jié)晶的要求。故將連續(xù)注水改為間斷注水，以減少腐蝕環(huán)境產(chǎn)生。

注水中加入緩蝕劑，在結(jié)鹽部位形成保護(hù)膜，提高防結(jié)鹽腐蝕效果。

制定原料中氮、硫、氯含量設(shè)防值，重點(diǎn)監(jiān)測冷高分含硫污水氯離子、鐵離子、氨氮、硫化物和pH值等腐蝕數(shù)據(jù)，做到提前預(yù)警。

提高氫油比，按照氫油比越高氯化銨結(jié)晶溫度越低，在工藝允許的條件下，采取高氫油比方式。

5 結(jié)論

通過對某石化公司加氫裂化裝置熱高分氣/冷低分油換熱器E1003內(nèi)漏情況進(jìn)行原因分析，判斷此次內(nèi)漏為氯化銨結(jié)鹽垢下腐蝕，提出優(yōu)化原料配比、動態(tài)監(jiān)控KP值和結(jié)鹽溫度、改變連續(xù)注水為間斷注水、提高氫油比等防腐措施，降低高壓換熱器結(jié)鹽垢下腐蝕情況。