加氫裂化裝置高壓換熱器結鹽垢下腐蝕分析及管控

徐永順

（中國石油錦州石化公司 錦州市 121000）

1 裝置概述

某石化公司加氫裂化裝置設計加工能力為130萬噸/年。裝置設計以減壓蠟油、焦化蠟油、直餾柴油為原料，采用全循環、多產中間餾分油的加工方案。其主要產品航煤、柴油作為全廠調和組分送出裝置，重石腦油作為重整裝置原料送出裝置。在2021年出現熱高分氣/冷低分油換熱器E1003內漏，裝置緊急停產檢修。

2 裝置特點

采用熱高分流程，提高反應流出物熱能利用率，降低能耗，同時避免瞅環芳烴在空冷器管束中沉積和堵塞。

采用爐前混氫流程，提高換熱效率，減緩加熱爐爐管結焦速度。

四路注水點，三路注水點位于熱高分頂，一路注水位于熱低分頂。

3 高壓換熱器內漏分析

3.1 事件情況

某石化公司加氫裂化裝置2021年8月，主汽提塔頂流量突然上升，熱高分氣/冷低分油換熱器E1003管程出口溫度、冷高分頂壓力逐漸下降，采樣分析主汽提塔頂干氣含氫氣60%，判斷為熱高分氣/冷低分油高壓換熱器E1003內漏，裝置停工檢修。

圖1 主汽提塔頂氣量、E1003冷后溫度、冷高分壓力變化趨勢

3.2 工藝概括

加氫裂化裝置反應餾出物經高壓換熱器換熱后進入熱高壓分離器V1002（230℃、14.5MPa）進行氣液分離，分離出的熱高分氣分別經熱高分氣/冷低分油換熱器E1003（降至181℃）、熱高分氣/循環氫換熱器E1004（降至145℃）、熱高分氣空冷器A1001（降至55℃）進入冷高壓分離器V1003，高壓部分注水點共有三點：E1003前、E1003與E1004間、E1004與A1001間（圖2），注水方式均采用連續注入方式。

圖2 高壓換熱器E1003換熱流程

3.3 設備概況

加氫裂化裝置熱高分氣/冷低分油換熱器（E1003）形式為螺紋鎖緊環。摻煉焦蠟后，發現E1003存在結鹽現象，檢修期間將E1003管束管材升級為825合金，并在E1003前增加一路注水，注水量7.7t/h。

3.4 檢修過程

裝置停產檢修換熱器E1003，螺紋鎖緊環拆除后，檢修人員使用內窺鏡對換熱器管束內部進行檢查，發現部分管束內部有銨鹽附著現象，清洗隊對換熱器管束疏通清洗。

表1 E1003換熱器數據表

圖3 換熱器管束管口結鹽情況

圖4 內窺鏡檢查管束結鹽情況

檢修人員對換熱器管板著色，未發現異常。對換熱管直管段進行遠場渦流檢測，共檢測換熱管60根（其中涂顏色代表已檢測），檢測結果顯示所抽查管束腐蝕程度均小于10%，具體檢測部位見圖5。

圖5 換熱器管束渦流檢測示意圖

3.5 腐蝕泄漏原因分析

通過E1003管束內窺鏡檢測，在管口和管壁上附著白色固體垢物，部分管子已部分堵塞，判斷為銨鹽垢下腐蝕。銨鹽結晶腐蝕主要分為硫氫化銨腐蝕和氯化銨腐蝕，其中硫、氯、氮來源于原料油，經過加氫后，生成硫化氫、氨和氯化氫，隨后反應生成硫氫化銨和氯化銨。

硫氫化銨和氯化銨在溫度較低情況下結晶，經過分析，E1003入口溫度為230℃，出口溫度181℃，E1003運行溫度已處于氯化銨結鹽溫度，遠高于硫氫化銨結鹽溫度，由此判斷白色固體垢物為氯化銨。氯化銨在無水環境下，低溫結晶會造成高壓換熱器管束堵塞，降低高壓換熱器換熱效果，增大系統壓降，嚴重時影響裝置循環氫量，造成裝置停產。

為避免出現換熱器堵塞，通常利用氯化銨較強吸水特性，采用注水沖洗，但如果注水量未滿足25%在注水部位為液態，由于少量水的存在，使氯化銨溶解產生氯離子，構成了腐蝕環境，且換熱器管束內由于水量不足，使氯化銨無法完全沖洗干凈，管束內存在的氯化銨結晶，結晶吸收水分后，在管壁表面形成高濃度氯化銨溶液，對金屬產生較強的腐蝕作用，引起垢下腐蝕，造成E1003管束泄漏。

4 腐蝕管控措施：

優化原料配比。原裝置進料為減壓蠟油、焦化蠟油、直餾柴油，原料性質見表2，焦化蠟油和減壓蠟油中氮含量高，直餾柴油中氯含量高，為了減少氯化銨生成，經過優化調整，裝置進料改為減壓蠟油和直餾柴油進料，并降低減壓蠟油進料比例，進一步降低氯化銨結晶物產生量。

表2 原材料性質

加強操作條件調節，動態監控KP值和結鹽溫度，已經在MES、DCS系統畫面增加在線結鹽溫度和KP值實時計算監測，操作員可根據計算結果隨時調整操作條件，保證E1003入口溫度大于結鹽溫度10℃以上。

圖6 MES、DCS系統增加結鹽溫度和KP值實時監測

注水方式由連續注水改為間斷注水。從本次檢修來看，仍有銨鹽存在，根據設計院對裝置實際運行數據的核算，E1003前的注水量為7.7t/h時無游離水存在，沒滿足總注水量的25%在注水部位為液相的工藝防腐要求，無法沖刷掉銨鹽結晶，需將注水量提高至16t/h以上才能滿足防止銨鹽結晶的要求。故將連續注水改為間斷注水，以減少腐蝕環境產生。

注水中加入緩蝕劑，在結鹽部位形成保護膜，提高防結鹽腐蝕效果。

制定原料中氮、硫、氯含量設防值，重點監測冷高分含硫污水氯離子、鐵離子、氨氮、硫化物和pH值等腐蝕數據，做到提前預警。

提高氫油比，按照氫油比越高氯化銨結晶溫度越低，在工藝允許的條件下，采取高氫油比方式。

5 結論

通過對某石化公司加氫裂化裝置熱高分氣/冷低分油換熱器E1003內漏情況進行原因分析，判斷此次內漏為氯化銨結鹽垢下腐蝕，提出優化原料配比、動態監控KP值和結鹽溫度、改變連續注水為間斷注水、提高氫油比等防腐措施，降低高壓換熱器結鹽垢下腐蝕情況。