邊福勝(中國石油四川石化有限責(zé)任公司，四川 彭州 611930)

0 引言

中國石油四川石化有限責(zé)任公司(簡稱四川石化)75 萬t/aPX 裝置重芳烴塔底物料采用空冷器降溫。在運(yùn)行過程中，該空冷器管束逐漸發(fā)生彎曲變形。經(jīng)分析，管束變形的原因是長期運(yùn)行中，工藝介質(zhì)中的膠質(zhì)物在空冷管束內(nèi)逐漸積聚堵塞，使物料在管束內(nèi)發(fā)生偏流，工藝介質(zhì)集中從未堵塞的換熱管流動(dòng)，最終導(dǎo)致部分換熱管熱膨脹量超過設(shè)計(jì)值而發(fā)生了彎曲變形。經(jīng)調(diào)研，行業(yè)內(nèi)流程設(shè)計(jì)大體一致的其他裝置也出現(xiàn)過類似情況。

四川石化公司生產(chǎn)三部針對(duì)該項(xiàng)問題，制定并施行空冷器整體更換、空冷器管束沖洗、日常系統(tǒng)維護(hù)等措施，并逐漸摸索、總結(jié)出有效的工作經(jīng)驗(yàn)，為預(yù)防和減少重芳烴塔空冷器管束彎曲變形、延長PX 裝置安全穩(wěn)定運(yùn)行做出了積極貢獻(xiàn)，值得在行業(yè)內(nèi)交流和推廣[1]。

1 重芳烴塔底系統(tǒng)工藝情況

1.1 工藝流程

重整裝置重整油分餾塔底的C8 及以上組分的重整生成油經(jīng)白土脫除烯烴后進(jìn)入二甲苯塔，二甲苯塔底少量鄰二甲苯、C9 及以上重組分進(jìn)入鄰二甲苯塔，鄰二甲苯塔脫除鄰二甲苯后，將塔底C9 及以上種族分送入重芳烴塔，C9 及部分C10芳烴從重芳烴塔頂采出送往歧化和汽油調(diào)和罐區(qū)，塔底的C10及以上重芳烴經(jīng)空冷器EA-8006 冷卻后送至柴油罐區(qū)。另有吸附分離單元解吸劑再生塔底物料進(jìn)入EA8006，主要成分是解吸劑老化后生成的重芳烴。

原始開工以來，重芳烴塔底物料超過設(shè)計(jì)流量，導(dǎo)致重芳烴塔底外送物料經(jīng)常超過設(shè)計(jì)溫度(50 ℃)，塔底外送流量受限。因此針對(duì)該段流程進(jìn)行改造，包括更換塔底泵的葉輪和配套電機(jī)，更換塔底流量孔板FE81901，增加FT81902 旁路，以及新增水冷器E-8012，以上措施實(shí)施后，緩解了重芳烴外送溫度和流量瓶頸的問題。

流程簡圖如圖1 所示。

圖1 重芳烴塔底系統(tǒng)工藝流程示意圖

1.2 設(shè)備簡介

重芳烴塔底產(chǎn)品空冷器EA-8006 由無錫鼎邦換熱設(shè)備有限公司制造，規(guī)格型號(hào)為GP9-2-4-84-1.6S-23.4/DR-Iva。操作溫度269 ℃/50 ℃，操作壓力0.73 MPa，工藝介質(zhì)C9+芳烴，傳熱面積1 966 m2/84 m2，管束規(guī)格φ25×2.5×9 000 mm，材質(zhì)10#鋼，管箱材質(zhì)Q345R。

2 問題描述及原因分析

2.1 問題描述

2018 年，EA-8006 運(yùn)行期間管束發(fā)生彎曲變形，且變形呈逐漸加劇趨勢(shì)。2018 年12 月，由于空冷管束變形嚴(yán)重(如圖2 所示)，緊急采購一臺(tái)新的空冷管束進(jìn)行了更換(無錫鼎邦制造)。

圖2 2018年12月更換前的管束變形情況

2.2 原因分析

對(duì)拆除的舊空冷器管束進(jìn)行研究。割開已被換下，且變形較嚴(yán)重的換熱管，發(fā)現(xiàn)換熱管基本已被黑色的膠狀物堵死。從現(xiàn)場(chǎng)測(cè)得的溫度顯示，熱端入口溫度為200 ℃左右的管束均變形，而熱端入口溫度低的沒有變形，空冷管束溫度不均證明物料進(jìn)入空冷管束后流量發(fā)生偏流，而偏流的主要原因就是部分換熱管已經(jīng)發(fā)生堵塞，工藝介質(zhì)集中從未堵塞的換熱管流動(dòng)，最終導(dǎo)致部分換熱管熱?膨脹量超過設(shè)計(jì)值而發(fā)生了彎曲變形。經(jīng)了解行業(yè)內(nèi)其他裝置，流程設(shè)計(jì)上大體一致，烏石化、廣西石化也出現(xiàn)類似情況：流量上超出設(shè)計(jì)，在檢修中拆開空冷堵頭后，也發(fā)現(xiàn)管束堵塞甚至是堵死的情況。

對(duì)重整油塔底物料進(jìn)行膠質(zhì)分析，結(jié)果如下：

表1 重整油塔底物料膠質(zhì)分析

如表1 所示，可以看出，重整產(chǎn)物中的膠質(zhì)含量不穩(wěn)定，且部分時(shí)間段超過了原料膠質(zhì)含量不大于20 mg/100 mL的指標(biāo)。

2.3 小結(jié)

較高含量的膠質(zhì)進(jìn)入PX 裝置后，一部分會(huì)被白土精制劑吸附下來，堵塞精制劑孔道，降低精制劑使用壽命；另一部分沒有被白土精制劑攔截的膠質(zhì)，會(huì)隨著物料繼續(xù)流向下游。由于重芳烴塔處于重整裝置、PX 裝置二甲苯單元的流程末尾，其塔底組分是芳烴聯(lián)合裝置中最重的，并含有較多上游裝置沖下的膠質(zhì)；且重芳烴塔底物料流量較小，物料流經(jīng)空冷管束時(shí)流速很低，膠質(zhì)容易在空冷管束內(nèi)沉積，并最終堵塞空冷管束。

3 應(yīng)對(duì)措施

由于膠狀物在重芳烴塔底的出現(xiàn)、在塔底空冷器中的沉積難以避免，更換空冷器管束箱后，裝置運(yùn)行一段時(shí)間后，依然會(huì)發(fā)生同樣的問題。因此待空冷器管束被膠質(zhì)堵死、發(fā)生彎曲變形后整體更換空冷器管束箱的應(yīng)對(duì)方法成本過高，且存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)。因此，經(jīng)過專項(xiàng)研究和實(shí)踐，生產(chǎn)三部采取以下幾種措施解決該項(xiàng)問題。

3.1 管束沖洗

在重芳烴塔底泵后增設(shè)臨時(shí)管線，將重芳烴塔底物料經(jīng)裝置退油空冷器EA-8003 冷卻后送往裝置重整油儲(chǔ)罐，對(duì)空冷器EA-8006 進(jìn)行隔離和工藝處置后，使用高壓水沖洗EA-8006 的管束。2020 年7 月，沖洗EA-8006 入口第一排管束(30 根)；2021 年1 月，沖洗管束第一、二排(60 根)。

由于及時(shí)采取高壓水沖洗措施，有效清除沉積在空冷管束內(nèi)的膠狀物、疏通被堵塞的空冷管束，空冷器EA-8006 管束發(fā)生彎曲變形的現(xiàn)象明顯減輕。因高壓水沖洗效果較好，計(jì)劃每個(gè)季度對(duì)空冷器EA-8006 進(jìn)行一次高壓水沖洗，以清除管束內(nèi)沉積的膠質(zhì)、減少管束完全變形、延長空冷器使用壽命、保障裝置安全平穩(wěn)運(yùn)行[2]。

3.2 一體化聯(lián)合巡檢

為監(jiān)控EA-8006 運(yùn)行狀態(tài)、及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處置空冷器運(yùn)行過程中可能出現(xiàn)的問題，生產(chǎn)三部對(duì)EA-8006 巡檢模式進(jìn)行優(yōu)化，由生產(chǎn)三部牽頭、各維修車間聯(lián)合協(xié)作，開展“一體化”的聯(lián)合巡檢。巡檢人員及巡檢內(nèi)容如表2 所示。

表2 EA-8006一體化聯(lián)合巡檢

通過“一體化”的聯(lián)合巡檢，能夠有效加強(qiáng)對(duì)EA-8006 空冷器及管束運(yùn)行情況的掌握，實(shí)現(xiàn)“巡檢不留死角，隱患暴露無遺”，對(duì)空冷管束有可能出現(xiàn)的彎曲變形進(jìn)行有效的跟蹤，并減少了可能出現(xiàn)的各種風(fēng)險(xiǎn)和不安全因素。

4 結(jié)語

(1)空冷器EA-8006 管束彎曲變形的主要原因，是物料中攜帶的膠質(zhì)，因較低的流速，在空冷管束內(nèi)發(fā)生沉積，并最終堵塞空冷管束。

(2)采取高壓水沖洗的措施，能夠有效清除沉積在空冷管束內(nèi)的膠狀物、疏通被堵塞的空冷管束，減少管束完全變形、延長空冷器使用壽命、保障裝置安全平穩(wěn)運(yùn)行。

(3)采用“一體化”聯(lián)合巡檢的模式，能夠有效加強(qiáng)對(duì)EA-8006 空冷器及管束運(yùn)行情況的掌握，對(duì)空冷管束有可能出現(xiàn)的彎曲變形進(jìn)行有效的跟蹤，并減少了可能出現(xiàn)的各種風(fēng)險(xiǎn)和不安全因素。