石蜡加氢装置冷却系统改造的应用总结

2022-09-11

大庆炼化公司润滑油厂蜡加氢装置, 于1998年9月建成投产, 生产至2006年9月, 热高分气冷却器管束频繁发生泄漏, 更换周期为9个月, 开停工、更换费用高, 同时存在氢气窜入循环水系统的重大安全隐患, 经过考察后蜡加氢装置对冷却系统进行改造, 取得效果明显。

一、热高分气冷却器的基本参数

1. 参数条件

设备位号:E-9003、介质:管程H2烃H2S (壳程循环水) 、材质:管0Ct-18 Ni-10Ti (壳16MR) 、设计温度:管220 (壳60) ℃、操作温度:管160~200 (壳60) ℃、设计压力:管8.5 (壳2.45) MPa、操作压力:管7.6~7.8 (壳0.4) MPa。

2. 热高分气冷却器 (E-9003) 的结构形式 (图1)

二、热高分气冷却器管束腐蚀原因分析

1. 热高分气冷却器管束工作流程及操作方式

管束内的介质是由热高压分离罐分离出来的循环氢气、硫化氢等气体, 温度在160~170℃左右, 压力在7.2MPa, 经过壳程内循环水冷却后, 循环氢气体温度降至60~80℃左右, 再经过冷高分罐 (D-9003) 进行分离后, 进入循环氢罐 (D-9005) , 进入循环压缩机。在正常生产过程中, 因管束内壁挂蜡, 阻塞管束, 使循环氢不能及时冷却下来。此时, 关闭热高分冷却器 (E-9003) 管程循环水阀门, 使管程循环氢温度上升, 将管程内壁上的蜡逐渐熔化, 并携带至冷高分罐 (D-9003) 中, 之后再恢复循环水流程。

这种操作方法, 在初期每天一次, 末期每天三次以上, 操作过程为20~40分钟, 循环氢温度保持3~4个小时, 这种操作方法, 不但劳动强度大, 操作精度无法掌握, 而且不利于安全生产。

2. 热高分气冷却器管束腐蚀原因:类气蚀损伤

在进行化蜡操作过程中, 因不能精确控制温度, 管束外壁实际温度与高分罐温度最终一致, 达到160~170℃, 超过该环境的水的沸点温度, 使循环水在很短的时间内急剧沸腾汽化。汽化形成大量气泡发生爆裂, 对冷却器管束外表面形成冲击, 该过程持续20~40分钟。该类气蚀现象直接对金属表面造成物理伤害, 结果形成大小各异的冲击损伤。

3. 热高分气冷却器管束腐蚀原因:电化学腐蚀

该冷却器管束外表面存在缺陷, 再加上机械腐蚀, 采用循环水作为冷却水, 存在不足之处。循环水中含有杂质多, 水质差, 水中的溶解盐易沉积在管束外表面上有缺陷的部位。厂内循环水中含有大量、种类繁多的盐类悬浮物、从管束浮头泄漏出的有机物等, 逐渐形成污垢层, 导致管束外表面铁的阳离子溶解速度加快。

因管束表面粗糙、防腐层破损等缺陷, 再加上化蜡操作造成的高温等原因, 水中的难溶解盐易于沉积在管束表面有缺陷的地方, 形成初期结晶坯。水中所含其它难溶盐类、悬浮物及从浮头泄漏出的有机物等, 就以这种结晶坯为中心聚合, 逐渐积累形成污垢层。由于管外壁表面的积垢层不连续、不牢固且不均匀, 同时一些部位存在裂缝和间隙, 积垢层与管束表面之间的空间与外区形成电化学区域, 发生垢下腐蚀, 该空间内发生铁的溶解, 空间外发生氧化还原反应:

空间外发生氧化还原反应:

随着空间外氧还原反应的不断进行和空间内氧的不断消耗, 管束中的铁离子溶解速率加大。在点解、酸化作用下, 铁的离子溶解加速进行, 最终发生泄漏。