柴油加氢装置隔膜式换热器管束泄漏分析.pdf

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1、石油／化I通用机械伽、GMinPetroleum＆ChemicalIndustryI柴油加氢装置隔膜式换热器管束泄漏分析中国石油兰州石化公司(甘肃730060)魏孔瑜李海涛【摘要】加氢装置高压换热器管程介质由于操作温度逐渐降低，氯化铵在管束中析出结垢，易造成垢下腐蚀，单纯依靠管束材质升级防腐存在弊端。以柴油加氢装置高压隔膜式换热器管束泄漏为例，确定其泄漏原因，并从设备和工艺操作角度进行分析，提出延长管束使用周期的建议。【关键词l柴油加氢隔膜式换热器管束泄漏一、前言高压换热器是加氢装置的关键设备之一，其管程介质是加氢反应后的反应产物

2、，主要成分是参与反应的柴油和氢气以及加氢反应生成的硫化氢、氨气、水和硫化氢铵等。当操作温度低于220。C时，反应产物中的氯化铵析出，在高压换热器管束中结晶堵塞管束，造成换热效果变差，管程压降增大；操作温度低于120。C，硫氢化铵析出，若换热器管束材质选用不当，容易产生铵盐垢下腐蚀，严重影响加氢装置的安全运行和产品质量。某石化公司3Mt／a柴油加氢装置开工运行半年后，高压隔膜式换热器管束发生泄漏。二、高压隔膜式换热器3Mt／a柴油加氢装置采用高活性加氢脱硫催化剂，以直馏柴油、焦化汽柴油、化工轻油和罐区柴油为原料，生产国Ⅳ柴油。装置反

3、应产物换热流程如图1所示，反应产物自反应器出口经高压换热器E—101A／B、E一102并1]E一104A／B管程分别与壳程的混氢油、低分油和冷混氢油进行换热，注水点在换热器E一102管程出1：3；高压换热器E一102是一台隔膜式高、低压换热器(型号：DFUl200—7．95／6．36—640—7／19—2／2)，管程为高压侧，介质是反应产物，管束材质15CrMo；壳程是低压侧，介质为低分油，壳体材质Q345R，设备参数见表1。图1反应产物换热流程简图表1高压换热器E一102设计数据注水点西墨噩西葱显星置圈1．泄漏现象高压换热器E一

4、102运行6个月时，两次出现管束内2017年绷钏WWW熙co奠m43第5期．e蜘x．}_tU漏，管程中高压反应产物氢气、柴油和硫化氢进入壳程的反应产物中，造成低压脱硫化氢系统压力两次分阶段明显升高。结合装置2012年9—12月运行数据(见表2)，在装置加工量基本稳定的情况下，高压换热器系统压降由0．6MPa快速升至0．9MPa；高压换热器E一102换热效果呈下降趋势，管程入口温度在205±5℃。表2高压换热器E一102运行数据!_■_u__hell目lIItlI■ⅡI■■●■Ⅲ帅■-_一__鼠嘲缸懿H啊__I_玎■硎矗_I西_∞一

5、阿瑚”柚聊__2叭2年9月3日3240612()2／168124／1642012年10』j13日335068205／169120／1652012年11月7口3270，74207／173l：l／1662012年12月2}_{331()．87207／17624／1632012年12月9H3320．91211／182122／1632013年紧急抢修对该换热器进行解体检查：发现两根换热管泄漏，其中一根在U形弯处穿孔(见图2)，另一根断裂。换热器管程出口结垢严重(见图3)，垢层延伸至管程入口约换热管一半处，垢样分析，白色结．昂物为氯化铵。图

6、2高压换热器E一102换热管穿孔图3高压换热器E～102管程出口结垢441然嚣然：Ⅲ年籼2．泄漏原因由图l可以看出，设计铵盐结晶点在高压换热器E一102管程出口后，注水点在高压换热器E一104A管程入口。综合表1、表2，高压换热器E一102壳程工作温度低于设计操作条件，管程进口温度低于设计约35℃，造成高压换热器E一102管束中氯化铵析出结晶，堵塞换热管。弯管爆管处换热管外径约17．01TIm，内径约14．4mm，爆口边缘壁厚约0．30mm；抽检u形弯管，内外壁均有腐蚀，其中外壁腐蚀减薄严重，最小壁厚约1．38mm。装置原料分析氯

7、离子含量0．5—1PPm(1PPm--10击)，当操作温度低于210。C时，反应产物中的氯化铵析出，换热器E一102管程存在铵盐结垢。氯化铵清洗后管束内、外表面采样分析结果见表3、表4，存在铁的氯化物形态。表3高压换热器E一102管束内表面垢样分析表AI6．716．2lS0．83O．65Cl60．0542．34Fe4．441．99总量100．00表4高压换热器E一102管束外表面垢样分析表3．348659587．24MnO84124Si340444．07S52203880Fe10000100OO总量¨⋯

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24、四．解决措施1．管束材质升级针对高压换热器E一102管束材质15CrMo耐蚀性差提出以下解决办法。1)换热器管束材质由15CrMO升级为06Crl8NillTi。2)换热器管板增加堆焊，堆焊材质为E309L+347，过渡层厚度3mm，表层厚