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催化裂化裝置頂循換熱器泄漏原因分析及措施

文檔作者：馬超文檔來源：大慶石化公司煉油廠		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2024年09月21日
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2014 年8 月
催化裂化裝置頂循換熱器泄漏原因分析及措施
馬超（大慶石化公司煉油廠黑龍江大慶163711）
摘要：大慶石化公司煉油廠140Mt/a 重油催化裝置分餾塔頂
循環(huán)換熱器共4 臺(tái)，均為2008 年制造新管束，在最近1 年內(nèi)多次
發(fā)生泄漏，嚴(yán)重影響了系統(tǒng)的運(yùn)行和安全生產(chǎn)，2014 年計(jì)劃對(duì)2
臺(tái)進(jìn)行檢修，更換滲鋁管束，并簡(jiǎn)要分析了舊管束發(fā)生泄漏的原
因，提出相應(yīng)解決措施。
關(guān)鍵詞：催化裂化；管束泄漏；滲鋁；原因分析
大慶石化公司煉油廠重油催化二車間于2000年投產(chǎn)，2008
年進(jìn)行MIP改造，將頂循換熱器由浮頭式改為U 型管式，型號(hào)為
BIU1200- 2. 5/ 2. 5- 400- 6/ 25- 2I，由大慶石化機(jī)械廠制造，該
換熱器作用是將分餾系統(tǒng)過剩的熱量通過熱聯(lián)合水取出，并給氣
體分餾裝置塔底重沸器做熱源，操作參數(shù)如下：
管程
殼程
介質(zhì)
熱水
頂循環(huán)油
溫度
108
141
壓力
0. 8
0. 7
重油催化二車間共4 臺(tái)頂循環(huán)熱水換熱器，位號(hào)分別為
E202/ 1, 2; E205/ 1, 2，在2013年一年之中，總共發(fā)生管束泄漏10
次，最后一次檢修后，最高管束堵管率已達(dá)11. 4%。2014年5月
E205/ 1, 2管束再次發(fā)生泄漏，此次檢修將E205/ 1，2管束抽出檢
查，簡(jiǎn)要做了原因分析并提出應(yīng)對(duì)措施。
一、換熱器管束泄漏初步分析
1. 由于管程介質(zhì)為軟化水，水質(zhì)優(yōu)良，管板和管箱情況良好，
無明顯腐蝕痕跡，且較清潔無雜物。抽出管束后檢查殼程，換熱
管外壁附著大量雜物，如圖1；
圖1 圖2
管束底部尤其嚴(yán)重，約1/ 3被雜物堵塞，如圖2；
經(jīng)鑒定，雜物為反再系統(tǒng)使用的催化劑夾帶部分銨鹽及硫化
亞鐵，催化劑主要成分為AL2O3，本身對(duì)管束無腐蝕作用但沖刷
磨損能力較強(qiáng)，銨鹽由原料中氮氧化合物生成，附著在管束表面
對(duì)其造成垢下腐蝕。反應(yīng)方程式為[1]
Fe + H2S FeS + H2
Fe + 2HCl FeCl2 + H2
FeS + 2HCl FeCl2 + H2S
舊管束折流板為上下布置，殼程介質(zhì)中含有部分固體顆粒
（催化劑），在介質(zhì)折流時(shí)已在底部沉積，使介質(zhì)無法正常折流，造
成最底部部分換熱管無介質(zhì)流通，這是形成垢下腐蝕的主要原
因。
2. 通過圖2看到，管束下半部幾乎被雜物堵死，使換熱介質(zhì)
無法按照正常的通道流通，在流量不變的情況下，流通面積減少
將使流速增加，進(jìn)而使介質(zhì)對(duì)管束的沖刷增大，此管束共堵11根
管，其中有8根是U 型管束最外側(cè)的管，也證明介質(zhì)的沖刷對(duì)管
束的泄漏起促進(jìn)作用。另外，舊管束上沒有安裝防沖擋板，根據(jù)
GB151- 1999中所述，當(dāng)殼程進(jìn)口管流體的ρ V2值為下列數(shù)值
時(shí)，應(yīng)在殼程進(jìn)口管處設(shè)置防沖板或?qū)Я魍病＃é?- 流體密度，kg/
m3，V- 流體流速，m/ s）
（1）非腐蝕性的單相流體ρ V2＞2230 kg/（m· S2）
（2）其他液體，包括沸點(diǎn)下的液體ρ V2＞740 kg/（m· S2）
針對(duì)此臺(tái)換熱器，介質(zhì)密度ρ =825kg/ m3，入口管徑D=
300mm，流量Q=147t/ h
計(jì)算V=147*1000/ 3600/ 825/ 0. 07=0. 7m/ s
ρ V2=825*0. 72=404 kg/（m· S2）＜740 kg/（m· S2）
所以根據(jù)上述計(jì)算得知可不安裝防沖擋板，但這將使得管束
直接受夾雜催化劑的介質(zhì)沖刷，也是泄漏的原因之一。
二、解決措施
此次檢修計(jì)劃更換2臺(tái)新管束，針對(duì)以上原因，做出以下改
進(jìn)
1. 材質(zhì)升級(jí)，根據(jù)分餾塔頂系統(tǒng)的腐蝕機(jī)理，硫化氫、氯化銨
易對(duì)20# 碳鋼腐蝕，故將原來的20# 管束升級(jí)為滲鋁管束，在管
板上噴涂滲鋁涂層。滲鋁鋼能有效地抵抗硫化物、氯化物、銨等
介質(zhì)的腐蝕，據(jù)部分文獻(xiàn)統(tǒng)計(jì)，滲鋁鋼的抗腐蝕性與18- 8系列的
不銹鋼類似[2]，而且不存在和氯化物腐蝕開裂的問題，極大地延長(zhǎng)
管束的使用壽命，并且相對(duì)不銹鋼較為經(jīng)濟(jì)。
2. 根據(jù)本文1. 2中所計(jì)算分析得出，此管束可以不安裝防沖
板，但裝置常回?zé)捚停斐身斞h(huán)量增大，密度增加，使得
ρ V2接近740 kg/（m· S2），故在新管束制作時(shí)，要求安裝防沖板，
4. 5mm碳鋼板焊接在定距管上，減少管束受沖刷引起的減薄
3. 根據(jù)GB151- 1999中描述：臥室換熱器殼程為單相清潔流
體時(shí)，上下布置折流板，當(dāng)氣液共存或介質(zhì)中含有顆粒時(shí)，應(yīng)垂直
左右布置。介于該換熱器介質(zhì)中含催化劑顆粒，故將折流板改為
垂直左右布置，減少了雜物在管束底部沉積的可能，減少垢下腐
蝕效應(yīng)。
4. 加強(qiáng)對(duì)分餾塔頂溫度控制，避免為了追求經(jīng)濟(jì)效益，將塔
頂溫度降的過低，造成頂循系統(tǒng)結(jié)鹽，同時(shí)回?zé)捚瓦^程中，加強(qiáng)
各部門配合，注意脫水，嚴(yán)防含水污油進(jìn)入系統(tǒng)，減少水的存在。
5. 提高反再系統(tǒng)旋分效率，從根本避免催化劑夾帶至后路，
不僅是對(duì)頂循系統(tǒng)造成影響，對(duì)其他流程也能造成嚴(yán)重后果。
通過以上措施，將能延長(zhǎng)分餾頂循系統(tǒng)換熱器的使用壽命，
使裝置能夠安全、平穩(wěn)、高效的運(yùn)行。
參考文獻(xiàn)：
[1]關(guān)曉珍張廣清催化裂化系統(tǒng)設(shè)備腐蝕原因探討錦州
2000.3.
[2]翟金禮王泳滲鋁鋼換熱器在煉油裝置低溫部位的應(yīng)用
青海2004.6.
簡(jiǎn)介：馬超（1985-），男，黑龍江大慶，職稱：助理工程師，學(xué)
歷：本科，主要研究方向：化工機(jī)械。
設(shè)備管理
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