柴油加氫裝置循環(huán)氫水冷器管束泄漏原因及對策

雷錫峰，王東鋒，焦敬雯，高 飛

（中國石油廣西石化分公司，廣西 欽州 535000）

循環(huán)氫水冷器是柴油加氫裝置里重要組成設(shè)備之一。某石油煉化公司240萬t?a-1柴油加氫裝置的循環(huán)氫水冷器管束多次出現(xiàn)泄漏，導(dǎo)致裝置停工，給公司的平穩(wěn)生產(chǎn)造成了很大影響。

柴油加氫精制工藝是對催化柴油和直餾柴油進行加氫精制，以改善產(chǎn)品質(zhì)量，裝置對原料中的硫含量變化具有一定的適應(yīng)能力。本裝置的循環(huán)氫水冷器，主要是高分氣冷卻后進入循環(huán)氫壓縮機（K102），進行氫氣循環(huán)。

1 循環(huán)氫水冷器的泄漏情況

循環(huán)氫水冷器E107A/B的2臺管束2016年12月安裝，材質(zhì)是15CrMo，2017年1月裝置開工投產(chǎn)。裝置投產(chǎn)運行8個月后，在E107的循環(huán)水導(dǎo)淋檢測出氫氣和硫化氫，判斷為E107管束出現(xiàn)泄漏。裝置停工，拆開E107A/B管箱后，發(fā)現(xiàn)E107B水側(cè)的管板有厚厚的結(jié)垢物，大部分管束被雜物堵住，E107A的管板較干凈。此次共處理泄漏管子4處，處理E107B 的3根泄漏較大的管束及1處管口砂眼，全部進行了封堵,并根據(jù)水冷器的失效原因，采取相應(yīng)的措施進行了處理。

2 取樣分析及結(jié)果

泄漏的循環(huán)氫水冷器E107A/B采用的是串聯(lián)方式。水冷器管程介質(zhì)是來自動力部循環(huán)水車間的循環(huán)水，流速1.3m?s-1,設(shè)計入口溫度34℃，出口溫度44℃，運行壓力450kPa；殼程介質(zhì)為循環(huán)氫，材質(zhì)為15CrMo，入口溫度54℃，出口溫度40℃，壓力6.9MPa。

對管束的腐蝕位置采樣，對腐蝕生成物進行分析。電子顯微鏡下腐蝕生成物形貌如圖1所示。圖2為管束生成垢物的成分能譜分析圖，表1是檢測元素的分析結(jié)果。從表1可以看出，管束內(nèi)垢物主要含有 Fe、O、S 等，還含有微量的 C、Al、Cr、Cu等，其中C元素主要來源應(yīng)為有機物質(zhì)。在進行能譜分析確定相應(yīng)的元素后，采用X射線衍射分析來確定具體的物質(zhì)構(gòu)成，結(jié)果見圖3。與標準譜圖進行對比后可知，腐蝕產(chǎn)物主要是晶體物質(zhì)FeSO4?4H2O。

圖1 電子顯微鏡下生成物形貌

圖2 能譜檢測分析圖

表1 腐蝕產(chǎn)物成分的能譜分析結(jié)果

圖3 X射線衍射分析結(jié)果

3 泄漏原因分析

1）將循環(huán)氫水冷器E107A/B的2臺管束抽出來進行管束測厚，管束厚度為2.2～2.5mm，不存在均勻腐蝕減薄。

2）從檢修過程看，E107A管束不漏，E107B管束泄漏，2臺管束都不存在均勻腐蝕減薄。拆開管束后發(fā)現(xiàn)，E107B的水側(cè)堵塞嚴重，管板上存在大量的結(jié)垢沉積物，干燥后形成黃泥狀物質(zhì)。日常運行中，壓力低、流速慢的高濁度循環(huán)水流經(jīng)管道時，黏泥發(fā)生沉積，管束里面的防腐涂層鼓包破裂后會形成點蝕。若泄漏的介質(zhì)是硫化氫、油等，會在管板上形成大量的FeSO4?4H2O晶體，導(dǎo)致管束腐蝕加劇及堵塞，使得設(shè)備不能長周期運行，影響生產(chǎn)，從而造成經(jīng)濟損失。

3）循環(huán)水廠的循環(huán)水水質(zhì)太差，攜帶的垢物、雜質(zhì)太多，則會在管束內(nèi)堆積，形成垢下腐蝕，導(dǎo)致循環(huán)氫水冷器E107B泄漏。

4 應(yīng)對措施及建議

根據(jù)以上失效原因，提出以下應(yīng)對措施：

1）循環(huán)水廠應(yīng)提高循環(huán)水的壓力及質(zhì)量，力求達到循環(huán)氫水冷器所設(shè)計的水質(zhì)標準及流速。大檢修期間，徹底改造了循環(huán)水管網(wǎng)的分布，對循環(huán)水管網(wǎng)重新進行了優(yōu)化和徹底的清洗，提高了循環(huán)水的壓力、流速及質(zhì)量。

2）循環(huán)氫水冷器E107管束內(nèi)的防腐涂層可以有效解決管束的防腐問題。選擇可靠的防腐材料涂層，并加強防腐的施工質(zhì)量，可最大程度地延長管束使用壽命。

3）增加管束陽極保護棒。在循環(huán)水溫度相同、陽極量相同的條件下，通過消耗陽極保護，補救因防腐涂層局部破壞導(dǎo)致的涂層破壞，解決腐蝕“熱點”，實現(xiàn)防腐涂層和消耗陽極保護的雙層保護。

通過以上3點措施，該冷水器的運行效率和防腐蝕狀況得到明顯的改善。