连续重整反应产物空冷器泄漏原因分析及对策.pdf

工程应用石油化工设计()连续重整反应产物空冷器泄漏原因分析及对策路则超(中国石化青岛炼油化工有限责任公司 山东 青岛)摘要:根据某公司./连续重整装置反应产物空冷器管束大检修开工后出现泄漏的情况介绍了重整反应系统的工艺流程和空冷器运行参数阐述了空冷管束的大检修检查鉴定方法和空冷管束泄漏处理过程中尝试的各种方案实现了空冷管束没有出入口阀门隔离情况下的在线更换 通过漏点宏观检查、工艺介质分析、管束内部垢样分析得出日常运行过程中氯化铵盐沉积和大检修及开停工过程的潮湿环境使管束内部发生垢下腐蚀最终导致管束穿孔泄漏 提出了加强原料中腐蚀元素监控、增加泄漏监测报警手段、优化停开工步骤、减少系统内水含量、丰富管束检测检查鉴定方法的对策为空冷管束的长周期运行提供借鉴关键词:连续重整 反应产物空冷器 氯化铵盐 垢下腐蚀:./.概况.工艺流程某公司./连续重整装置于 年建成投产由预处理、重整、催化剂再生和苯抽提 个单元及公用工程与余热锅炉等部分组成 以常减压装置、柴油加氢装置、加氢处理装置提供的石脑油为原料生产高辛烷值汽油组分及混合二甲苯和苯等芳烃产品同时还副产含氢气体、脱异戊烷油、抽余油、液化气及燃料气等产品 重整反应系统流程如图 所示反应原料经重整进料换热器 与反应产物换热后进入反应器反应产物进入重整产物空冷器 冷却冷却产物进入产物气液分离罐 进行气液分离图 重整反应系统流程示意.重整反应产物空冷器重整反应产物空冷器()共有 台其中 台是 年装置首次开工时投用 台是 年扩能后投用 空冷器采用鼓风式水平管束单管程自上而下 排换热管 管箱材质换热管材质 号规格 .换热管外部轧制翅片 空冷管束工作压力.管束热端温度约 冷端温度约 介质为重整生成油和氢气 管束型号 ./具体参数见表 年装置扩能后空冷器 管束上方增设喷淋水系统夏季采用除盐水喷淋管束的方式给空冷器降温控制空冷管束冷端出口温度不高于 空冷器 管束自 年投入使用到 年大检修未出现过泄漏 年 月装置经第 次全面停工检修开工后仅 周管束开始出现泄漏至 年 月共有 台空冷管束泄漏给装置的平稳运行和安全生产带来了隐患收稿日期:作者简介:路则超男 年毕业于南京工业大学化工机械专业硕士工程师主要从事石油化工设备管理相关工作 联系电话:.年第 期(第 卷)路则超.连续重整反应产物空冷器泄漏原因分析及对策 表 空冷器 管束参数工作压力/设计压力/工作温度/设计温度/介质管排数管程数.汽油、氢气 空冷管束泄漏情况及处理过程.大检修检查情况重整反应产物空冷器 自 年投入使用到 年大检修已运行 管束未进行过清洗和试压 年大检修对空冷管束制定了专门的检查鉴定方案 每台管束随机抽取 根换热管检查拆除管箱位置丝堵使用内窥镜和涡流检测的方式检查换热管有无缺陷 内窥镜检查发现换热管内壁存在少量黑褐色垢物与同类装置对比结垢情况较轻微未出现垢物堵塞导致换热管不通的情况 在未对结垢物进行清理的情况下检查管束并未发现其有腐蚀坑洞、穿孔等内窥镜检查照片见图 用专用探头对管束涡流检测经过与样管对比未发现明显缺陷探头从换热管内取出后可见探头表面附着少量垢物图 内窥镜检查照片.泄漏形貌 年 月 日大检修后装置开工 月 日发现重整反应产物空冷器 周围有油气味道部分翅片管外部粘有黄色油迹经统计共 台管束出现泄漏 泄漏具体位置在空冷、管束冷端部位泄漏换热管大多位于管束上方 排泄漏的介质穿过换热管翅片外泄其泄漏量较小呈渗漏状泄漏的翅片管束外部形貌见图 至 年 月共发现 台管束泄漏判断空冷器 所有 台管束均出现腐蚀损伤图 泄漏的翅片管束外部形貌.泄漏处理过程由于空冷管束出入口没有设置阀门无法将其切出系统处理漏点 考虑管束泄漏量较小、泄漏点较少尝试在换热管漏点外部做卡具(堵漏卡具见图)包裹注胶封堵 挑选一处较小漏点将漏点位置翅片去除用卡具将漏点位置包住后钢带捆扎固定注入堵漏专用胶 施工完成后对堵漏位置进行检测发现泄漏量只是变小而漏点却未完全消除 分析原因认为:换热管间距较小且管外有翅片施工空间狭窄影响了施工质量 卡具与换热管间存在环形缝隙注胶过程中堵漏胶会从此缝隙流出无法保证卡具内堵漏胶时有足够的填充压力和紧实度达不到严丝合缝的封堵氢气及油类介质仍可微量渗漏 另外此种堵漏方法仅适用于在管束最上面一排换热管泄漏的封堵图 换热管堵漏卡具鉴于单根换热管做卡具堵漏效果不佳考虑采用在线封堵技术:用专用封堵设备将空冷器出入口管道封堵管束从系统中切出后将管束整体更换 管束更换完成后拆除封堵设备新管束投用 每台管束出入口管道安装 台封堵设备安装 处排液、吹扫短接管束出入口封堵见图 具体施工步骤如下:)空冷器出入口管道测厚打磨清理除锈焊接封堵三通及平衡短节)在封堵三通上安装夹板阀在平衡短节上安装球阀)安装开孔设备进行严密性试验)开封堵孔、平衡孔)拆除开孔设备安装封堵设备)进行严密性试验封堵管道)更换空冷管束)拆除封堵设备安装下 石 油 化 工 设 计 年第 期(第 卷)塞饼设备)封堵三通安装下塞饼)拆除下塞饼设备拆除夹板阀)封堵三通加盲板平衡短节加盲头)严密性试验使用此方法成功将泄漏的管束更换消除了漏点但此种方法也有施工难度大、施工过程复杂、施工费用较高的缺点图 管束出入口封堵示意 泄漏原因分析.外观检查将更换下来的管束解体检查换热管与翅片结合紧密将翅片剥离后发现换热管外壁光滑无明显腐蚀排除换热管外部腐蚀的可能 泄漏位置见 左右圆孔将换热管纵向剖开换热管内壁见黑褐色垢物如图 所示 垢物松散易清理清理后表面无金属光泽换热管局部减薄在减薄最严重的位置形成孔洞 沿换热管径向剖开从环形切口来看换热管壁厚不均匀可见明显的局部管壁减薄如图 所示 从外观检查分析换热管是由内向外腐蚀换热管管壁局部减薄导致穿孔图 换热管泄漏形貌图 换热管局部减薄形貌.垢样分析取泄漏换热管内部黑褐色垢样进行电子显微镜 元素分析发现垢样主要元素组成为、垢样微观见图 垢样各元素占比明细见表 由表 可看出:和 质量占比说明垢物中主要成分是换热管内壁腐蚀产物 腐蚀性元素 质量占比.主要来源于原料中的氯和重整催化剂中注入的氯 其中未见腐蚀性元素 和 说明腐蚀主要来源于 图 垢样微观表 垢样元素分析元素().(原子数百分比).大检修停工时重整反应系统氢气吹扫带油和氮气置换并不能彻底将空冷器 中沉积的垢物带走检修期间反应系统人孔全部被打开潮湿的空气进入空冷器管束换热管内氯化铵盐、垢物、锈渣具有强吸湿性造成空气中的水在换热管内沉积为液态水 开工初期通过热氢循环将反应系统和催化剂内的水排出反应系统的水会在空冷器 冷端位置被冷却形成液态水通过观察循环氢在线分析仪其显示:经过 周的时间反应系统水含量从开始的满量程缓慢降至约 /但是液态水与浓缩的氯化铵盐会形成氯化铵盐垢下腐蚀环境致使换热管快速腐蚀 年重整装置从开始停工到恢复正常工作长达 在此期间换热管内始终保持 腐蚀环境碳钢在这种环境下的腐蚀速率可达每年数十毫米日积月累最终造成换热管腐蚀减薄穿孔.介质分析空冷器 管束内部介质为重整生成油和氢气重整原料中含有微量的、重整催化剂 年第 期(第 卷)路则超.连续重整反应产物空冷器泄漏原因分析及对策 再生系统注入一定量的 可能在空冷器冷却沉积造成换热管腐蚀 由于重整循环氢中、的含量可以很好地体现反应系统中、是否超标故提取 年 月重整反应系统循环氢的化验分析结果(见表)由表 可看出:、的含量均在工艺防腐控制指标范围内 对 入口、出口管道进行测厚发现管道和弯头处均未出现腐蚀减薄排除了空冷器在运行过程中介质腐蚀泄漏的可能 但随着装置长期运行微量的氯化铵盐在空冷管束的冷端部位会不沉积为管束腐蚀埋下了隐患表 重整循环氢化验分析结果(年)采样时间/()./()./():.:.:.:.:.:.:.:.:.:.:.:.:.:.:.:.:.:.:.:.:.对策.做好原料监控对重整反应进料及循环氢中、含量定期分析控制原料油中、的含量均./循环氢中 /和 的含量均/通过监控原料尽量减少腐蚀性元素进入反应系统同时调整催化剂的注氯量控制催化剂中氯的含量(质量分数)在.采取措施控制以上腐蚀性元素进入反应系统可以在源头上减少腐蚀的发生 此外控制重整反应系统中的水含量非常重要尤其是在氯化铵盐沉积部位不能有液态水严防装置运行过程中换热管束受到氯化铵盐的腐蚀.优化停检开过程重整反应系统停工时应使反应系统彻底置换干燥在加热炉停炉前使用 高温氮气连续吹扫置换 并在分液罐 处排液直至见不到明水以及循环氮气采样分析水含量合格后停止干燥 干燥完成后重整空冷器 做好盲板隔离充入氮气进行保护 涉及重整反应系统检修时严防明水及潮湿空气进入避免在阴雨潮湿天气检修反应系统检修项目完成后立即封闭设备管口并充氮保护 开工前对重整原料充分脱水原料经 次采样分析其、的含量均合格后再进入反应系统.丰富检测检修手段将重整反应后部系统及空冷器 管束腐蚀检查列为大检修重点关注项目采用内窥镜、涡流检测的方法判断结垢和腐蚀情况 如果结垢较多考虑将管束化学清洗彻底清除腐蚀性垢物管束清洗后进行水压试验将试压水放净用 吹扫置换充分干燥 根据检查检测情况将有严重缺陷的管束予以更换 根据以往的装置运行经验在预防性工作策略上建议管束使用满 个周期后重新更换新管束 利用大检修机会在空冷管束出入口处安装手阀方便切出进行维修.增加监测手段每个月使用红外热成像设备对空冷器进行检查通过空冷管束的温度分布判断是否存在偏流和堵塞及时调整装置负荷和操作工况 每年测量空冷器出入口管道的壁厚关注弯头位置壁管厚度变化作为空冷管束腐蚀程度的参考 空冷管束附近安装视频监控和灵敏的可燃气体报警仪实时监测一旦出现泄漏可及时报警 将空冷检查列为日常巡检和晚上闭灯检查的重点关注项发现异常及时处理 结语)通过外观检查、垢样和介质分析认为:装置正常运行工况下重整反应产物空冷器管束内部不会形成腐蚀环境 管束日常运行过程中会有氯化铵盐沉积在大检修、开停工期间管束内部潮湿 石 油 化 工 设 计 年第 期(第 卷)环境下形成了氯化铵盐的垢下腐蚀环境导致换热管快速腐蚀、减薄穿孔是管束泄漏的主要原因)重整反应产物空冷器管束的氯化铵盐垢下腐蚀表现为局部管壁减薄在减薄最严重的位置形成穿孔泄漏点大多发生在管束冷端靠上两排的换热管束)管束泄漏后在泄漏点外部做卡具包裹注胶的方法可以减小泄漏量但无法做到完全封堵漏点 在设备未设出入口阀门的情况下采用在线封堵设备出入口管道将设备切出系统更换的方法是可行的但施工复杂、费用高)控制 和、等腐蚀性元素进入反应系统尤为重要通过监控原料、优化停检开的过程减少氯化铵盐沉积和水的进入防止形成氯化铵盐的腐蚀环境从源头上减少腐蚀发生)通过运用内窥镜检查、换热管涡流检测、管束化学清洗、预防性更换等手段对管束检查检测检修以发现和消除管束缺陷保证管束在检修周期内稳定可靠运行)在管束附近增加视频监控、可燃气体报警监控一旦管束出现泄漏可及时发现处理避免发生泄漏着火事故参考文献:吴东山.连续重整装置空冷器管束泄漏解决办法.腐蚀与防护():.张东升金亮程京川等.某石化公司重整脱戊烷塔顶空冷器腐蚀分析.化工管理():.高楠邓文高岩等.渣油加氢装置汽提塔顶空冷器的腐蚀泄漏分析.石油化工腐蚀与防护():.秦素亚.炼厂催化重整装置预加氢管道腐蚀与选材.管道技术与设备():.高东斌姜立宝.连续重整装置脱戊烷塔系统腐蚀原因分析及对策.广东化工():.马文礼刘俊生余强等.加氢装置空冷管束腐蚀泄漏原因分析及预防措施.管道技术与设备():.(上接第 页)外力 等于结构的刚度 乘以变形)有限元分析基本原理是求解静力平衡方程得到结构的变形和内力 根据变形结果判断刚度是否满足要求再根据内力进行构件强度算)构件刚度的参数主要有弹性模量、截面惯性矩、截面面积 强度参数主要有混凝土抗压强度、钢结构或钢筋的屈服强度)结构体系对于结构整体刚度影响很大要根据结构的高度、荷载、材料等因素综合选取合适的结构体系 钢结构框架 支撑结构、混凝土剪力墙结构与框架结构相比前者在刚度上是更优化的结构)抗震设计一般按多遇地震计算采用高延性的结构 对于重要的结构和构件也可以采用性能化设计按高于多遇地震计算 提高结构和构件的抗震承载力可以适当降低其构造要求比如钢结构的宽厚比、长细比等)地基承载力与沉降是相关联的要同时考虑地基承载力和沉降才能设计出合理的地基基础方案参考文献:刘昭培张韫美.结构力学 下册.天津:天津大学出版社:.中国建筑科学研究院.混凝土结构设计规范:.北京:中国建筑工业出版社.中冶京诚工程技术有限公司.钢结构设计规范:.北京:中国建筑工业出版社.中国建筑科学研究院.建筑抗震设计规范:(年版).北京:中国建筑工业出版社.中国建筑科学研究院.建筑地基基础设计规范:.北京:中国建筑工业出版社.中国建筑科学研究院.建筑地基处理技术规范:.北京:中国建筑工业出版社.:():.:():.().:(.):.:():.:().