徐孝闖

(中國(guó)石油天然氣股份有限公司錦西石化分公司，遼寧 葫蘆島 125001)

某石化公司汽柴油加氫精制裝置的高壓換熱器(E-3)是柴油加氫精制裝置的關(guān)鍵設(shè)備之一。高壓換熱器泄漏在一定程度上影響了裝置的正常運(yùn)行。該高壓換熱器殼層介質(zhì)為反應(yīng)產(chǎn)物，管程介質(zhì)為原料油和循環(huán)氫的混合物。高壓換熱器為纏繞管式換熱器，材質(zhì)為Incoloy 825。

2018年9月高壓換熱器發(fā)生銨鹽腐蝕和管束泄漏，對(duì)泄漏管束進(jìn)行封堵后繼續(xù)使用。

1 腐蝕原因分析

1.1 高壓換熱器(E-3)泄漏情況

汽柴油加氫精制裝置原則流程見(jiàn)圖1。高壓換熱器管束情況見(jiàn)圖2。

圖1 汽柴油加氫精制裝置原則流程

2018年9月高壓換熱器臨時(shí)搶修共堵管46根(換熱管總數(shù)746根)，泄漏管占比6.17%。現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)窺鏡檢查發(fā)現(xiàn)個(gè)別管內(nèi)有銨鹽結(jié)晶附著在管壁上。

圖2 高壓換熱器管束泄漏情況

1.2 腐蝕原因分析

1.2.1 原料氯含量

汽柴油加氫精制裝置設(shè)定原料氯質(zhì)量濃度預(yù)警值為1 mg/L。2017年1月至2018年9月裝置加工原料總氯含量檢測(cè)情況見(jiàn)圖3。原料總氯質(zhì)量濃度3次超過(guò)1.0 mg/L，原料總氯含量超標(biāo)，原料攜帶氯導(dǎo)致高壓換熱結(jié)鹽的風(fēng)險(xiǎn)增加，成為高壓換熱器管束發(fā)生泄漏的原因之一。

圖3 加氫精制原料總氯含量

1.2.2 氫氣中氯化氫含量

(1)重整氫的氯化氫含量分析

加氫精制裝置氫氣主要來(lái)自于重整氫，2018年以前重整氫低溫脫氯罐換劑主要依據(jù)國(guó)產(chǎn)檢測(cè)管檢測(cè)和管控氯化氫含量。由于國(guó)產(chǎn)檢測(cè)管氯化氫檢測(cè)誤差比較大，因此氯化氫質(zhì)量濃度大于0.5 mg/m3時(shí)，國(guó)產(chǎn)檢測(cè)管未能及時(shí)檢出。重整裝置脫氯罐中脫氯劑在已失效情況下繼續(xù)使用，導(dǎo)致重整氫中氯化氫含量在超標(biāo)情況下供給汽柴油加氫裝置使用，是高壓換熱器管束發(fā)生泄漏的另一個(gè)原因。

(2)新氫中氯化氫含量分析

2018年1至9月汽柴油加氫精制裝置新氫中氯化氫質(zhì)量濃度檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 新氫中氯化氫含量分析數(shù)據(jù) mg/m3

由表1可見(jiàn)，新氫中氯化氫質(zhì)量濃度在2018年1至7月普遍存在超標(biāo)現(xiàn)象(>0.5 mg/m3)，說(shuō)明這一階段新氫中氯化氫含量控制較差，新氫導(dǎo)致高壓換熱器結(jié)鹽腐蝕風(fēng)險(xiǎn)增加。

(3)原料水含量

利用limis系統(tǒng)查閱裝置加工原料水質(zhì)量分?jǐn)?shù)，2018年1至9月最高為840 μg/g，最低為310 μg/g，部分時(shí)間段水質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏高，原料水質(zhì)量分?jǐn)?shù)高易引起高壓換熱器結(jié)鹽區(qū)潮解發(fā)生局部腐蝕。

2 預(yù)防措施

2.1 嚴(yán)格控制原料總氯含量

通過(guò)優(yōu)化公司加工原油品種，加氫精制裝置加工原料總氯質(zhì)量濃度全部低于設(shè)定預(yù)警值1 mg/L，加氫精制裝置加工原料總氯質(zhì)量濃度檢測(cè)情況見(jiàn)圖4。

圖4 加氫精制原料總氯含量

2.2 控制高壓換熱器系統(tǒng)結(jié)鹽

根據(jù)裝置原料實(shí)際情況估算高換前Kp值和氯化銨結(jié)鹽溫度分別為197 ℃(Kp值0.152 4)和193 ℃(Kp值0.102 9)。高壓空冷前Kp值和硫氫化銨結(jié)鹽溫度分別為62 ℃(Kp值 2 367)和45 ℃(Kp值290)。按照估算的結(jié)鹽溫度，進(jìn)行如下調(diào)整。

(1)為了控制氯化銨結(jié)鹽點(diǎn)在冷混氫油-反應(yīng)產(chǎn)物換熱器(即高壓換熱器E-3)注水點(diǎn)之后，2018年10月E-3堵管后，技術(shù)人員適當(dāng)調(diào)整了E-2溫度，E-2管程入口溫度為252～253 ℃，出口溫度為215 ℃，高于結(jié)鹽溫度。

(2)為了控制硫氫化銨結(jié)鹽點(diǎn)在反應(yīng)產(chǎn)物空冷器(EC-1)注水點(diǎn)之后，2018年10月E-3堵管后，適當(dāng)調(diào)整了E-3溫度，E-3管程入口溫度為215 ℃，出口溫度為114 ℃，高于結(jié)鹽溫度。

(3)該裝置原設(shè)計(jì)采用1臺(tái)泵在高壓換熱器前、高壓空冷前注水,分別洗滌氯化銨和硫氫化銨結(jié)鹽，因?yàn)楦邏簱Q熱器前比高壓空冷前壓力高，所以注水更容易從高壓空冷前進(jìn)入系統(tǒng)，而不是高壓換熱器前。此操作導(dǎo)致高壓換熱器結(jié)鹽無(wú)法洗滌，兩個(gè)注水點(diǎn)沒(méi)有流量計(jì)，只有靠閥門開(kāi)度調(diào)整注水。2018年10月,將兩路連續(xù)注水方式改為E-3高壓換熱器前一路連續(xù)注水，并適當(dāng)增加注水量。

3 結(jié)論和建議

(1)汽柴油加氫裝置原料氯含量超標(biāo)，重整氫和新氫中氯化氫含量超標(biāo)，使得反應(yīng)流出物系統(tǒng)銨鹽結(jié)晶加劇。裝置未及時(shí)調(diào)整注水，換熱器管壁銨鹽沒(méi)有全部沖洗干凈，部分銨鹽集聚在管壁上，導(dǎo)致高壓換熱器部分管束發(fā)生氯化銨鹽腐蝕，從而造成高壓換熱器管束泄漏。

(2)及時(shí)調(diào)整E-2和E-3出口溫度，及時(shí)調(diào)整注水方式,有效地降低了高壓換熱器發(fā)生銨鹽腐蝕引發(fā)的裝置停工腐蝕風(fēng)險(xiǎn)。

(3)建議監(jiān)控加氫精制原料氯含量，否則原料氯含量超標(biāo)和原料攜帶氯化物一定會(huì)導(dǎo)致結(jié)鹽風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)增加。

(4)建議嚴(yán)格控制重整氫和新氫中氯化氫質(zhì)量濃度小于0.5 mg/m3，從而降低反應(yīng)流出物系統(tǒng)結(jié)鹽腐蝕風(fēng)險(xiǎn)。