针对航煤加氢反应空冷器频繁泄漏的问题,在原因分析后,最终通过在线堵漏、防腐、更新等一系列措施进行了处理,确保了航煤加氢装置正常运行,避免非计划停工,为装置长周期运行奠定基础。
中石化九江分公司0.2Mt/a航煤加氢装置是由原0.3Mt/a催化重整装置预加氢单元改造而成,大部分设备、管线为利旧,以常一线馏分油为原料,经加氢处理,生产合格的3#喷气燃料,采用航煤低压临氢脱硫醇技术(简称RHSS 技术)。装置自2012年9月投产后,一直运行平稳。2013年6月9日开始,反应空冷器、水冷器等频繁出现泄漏和故障,装置运行困难,濒临停工。通过对设备腐蚀情况的分析,并给出维修措施,使设备可以长期安全稳定的运行。
装置流程简介及主要设备说明
新的航煤加氢装置由原0.3Mt/a催化重整装置预加氢单元经改造后,装置反应系统主要流程图如图1所示,其中空冷E203及水冷E204系2013年4月由于装置提负荷的需要,利旧原重整装置的闲置设备,新增与E106、E107的并联管线,而R102作为闲置设备用盲板进行隔离。航煤原料经进料泵升压至2.7MPa后与氢气混合,进入换热器E105与反应产物换热,然后再进入反应加热炉F101加热, 达到反应温度的物料进入加氢反应器R101,反应产物经E105换热后进反应产物空冷器E106AB及水冷器E107AB(或者进空冷器E203ABCD及水冷器E204ABCD),冷却至40℃,进入低压分离罐V102进行气液分离。主要设备技术参数如表所示。
故障现象
航煤加氢装置自2013年6月9日起,反应出口空冷器E106B开始出现泄漏,泄漏点在空冷管板处,装置紧急切换至E203ABCD运行,使用盲板隔离E106B进行堵胶处理后启用备用设备,但反应出口切至E203ABCD运行不足两天,又发生E203C管板处泄漏,故又切换至E106AB空冷运行,处理E203C漏点。后又反复出现泄漏累计达16次之多,严重威胁装置正常生产,且安全隐患极大。
原因分析
根据现场空冷器泄漏检查的实际情况,以及装置原料的变化、系统其它设备运行情况进行分析,造成空冷器频繁泄漏的原因主要有以下这些。
装置原料变化异常,介质中氯离子严重超标,形成盐酸腐蚀。由装置原料分析数据上看,自2013年6月起,装置原料发现异常,氯离子由正常的1ppm左右,突然上升至140ppm,最高值达200ppm。
原料油/反应流出物换热器E105出现结晶堵塞。自6月起,E105管程介质温度(原料)经换热后出口温度由正常的195℃左右缓慢下降至仅有150℃左右,造成F101负荷不够,且反应系统的压降也有不同程度的上升。经在线临时注水点(如图1)注水后,出口温度得到回升,系统压降也恢复正常。
泄漏点均在连接处(如图2、4所示),泄漏点处管束减薄异常,不到1mm。管板打开后未见结垢,可排除铵盐结晶垢下腐蚀。另外在同一时期,水冷器E107A底部壳体也出现减薄(由上周期的10mm减薄至5.5mm)。
空冷管束使用年限长,本身老化严重。该6台空冷管束均为重整装置开工初期投用生产,已连续运行达23年之久(如表1所示),且材质均为碳钢(20#),管束本身减薄也较严重,抗腐蚀能力较低。
综上,本次反应空冷管束E106、E203频繁出现泄漏故障的主要原因是原料油中有机氯含量超标,造成E105氯化铵盐结晶,临时注水后,介质中氯化铵盐遇水形成大量盐酸,盐酸具有强腐蚀性,对本身已减薄较严重的空冷器进行腐蚀,造成泄漏。
处理应对措施
两条线设备切换运行进行堵漏。前期利用E106AB及E203ABCD两条流程并联的特点,进行切换堵漏,保证装置正常生产。
堵漏过程中现场上胶做防腐处理(如图3所示)。将泄漏管束进行加堵头封堵后,在表面使用TS737型防腐蚀胶,将所有管束表面焊缝进行抹胶,同时将部分减薄的管束两头内管表面也进行抹胶处理(如图5所示)。局部抹胶处理后,延长了管束的使用寿命,确保装置生产不受影响。
投用脱氯罐R102,加注脱氯剂,将R102出入口盲板拆除,关闭旁路阀,使反应产物自R101出来后先进行脱氯,再进入E105进行换热,投用后氯离子含量下降至1ppm以内,E105也再未发生结晶。
对空冷器进行防腐处理,防腐涂料为SHY-99,经过防腐处理,使空冷器的防腐能力得到提高,保证了设备的正常运行。
结语
通过分析及故障处理,找出空冷器泄漏故障的主要原因是原料中有机氯含量超标严重,造成反应产物换热器铵盐结晶,临时注水洗涤后,介质中形成盐酸,对原本因使用年限长而减薄较严重的空冷器造成严重腐蚀,经过现场在线切换封堵、减薄点抹防腐胶、反应换热器前投用脱氯罐、空冷器内设防腐衬里等一系列措施,保证了装置的正常生产,避免了非计划停工,为航煤加氢装置的长周期安稳运行奠定良好基础。
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