催化裂化分馏塔顶循换热器泄漏原因

[ 字号: ] [ 关闭 ] 2009-1-6 10:38:13 来自网络 作者:admin 浏览次数: 发表评论

关键词:换热器

洛阳石化总厂1.4Mt/a重油催化裂化装置于1997年10月投入生产,由于原料油中硫含量的上升,炼油设备的腐蚀问题越来越严重。因催化分馏塔顶循换热器(E1205A~D)泄漏,多次切换检修,给生产带来诸多困难,不仅造成环境污染、影响产品质量,而且由于物料泄漏,影响其他使用循环水换热的换热器传热效果,最终影响安全生产。

1 顶循换热器运行情况
1.1 流程
顶循油从分馏塔上部第四层塔盘抽出,经顶循泵(P1204)升压后进入顶循换热器(E1205A~D)壳程与低温热水换热,然后返回到分馏塔上部第一层塔盘,如图所示1。.



1.2 操作参数及材质
E1205A~D规格为BIU1100 2.2/25 275 6/25 2I,壳体材质为10/10MnR,换热管材质为20号钢。设计管程操作温度:入口72℃,出口112℃;设计壳程操作温度:入口140.8℃,出口90℃;实际壳程操作温度:入口105~130℃,出口70~80℃。

1.3 泄漏情况
1998年8月装置检修时,E1205AB一组管子泄漏,采取了堵管处理;1998年12月E1205AB泄漏,堵管12根;1999年6月15抢修,E1205A堵管6根、E1205B堵管10根后仍漏,更换芯子;1999年8月3日,E1205CD泄露,抽芯检修;2000年3月装置大检修时,E1205CD更换成316L不锈钢芯子;2002年5月装置大检修时E1205A有1根管子泄漏,采取堵管处理。

2 泄漏原因分析
E1205A~D换热管材质为20号钢,耐腐蚀性能差;工作环境为典型HCl-H2S-H2O腐蚀环境。腐蚀环境中HCl主要来源于原料油中的无机盐类和有机氯化物,其中无机盐类在一定温度下水解生成HCl的分子式可表示如下:
MgCl2+2H2O→Mg(OH)2+
2HClCaCl2+2H2O→Ca(OH)2+2HCl
腐蚀环境中H2S主要来源于原料油中的含硫化合物,例如:硫醚、环硫醚、噻吩等在高温下分解产生。HCl和H2S的沸点都非常低,一般会伴随着油气积聚在分馏塔顶,不会在顶循系统形成HCl-H2S-H2O型腐蚀环境。近年来,为了多产柴油,提高柴汽比,以满足市场对柴油的需要,操作上采取了一些技术措施,其中降低汽油干点是提高柴油收率有效措施之一。这样,分馏塔顶温度控制得较低,一般在93~100℃,顶循抽出温度一般在110℃左右。由于温度低,蒸汽在顶循抽出斗冷凝,从而导致HCl-H2S-H2O腐蚀介质进入分馏塔顶循系统,腐蚀顶循换热器。HCl和H2S在水中的协同腐蚀作用可加速设备的腐蚀。水中的HCl可以直接和铁反应,生成氯化亚铁和氢气,造成腐蚀。但有H2S存在时,HCl和H2S共同作用,使设备的腐蚀速度大大加快:H2S可腐蚀钢铁表面生成硫化铁保护膜,附着在钢铁表面上,使钢铁不再受到腐蚀。如有HCl存在时,保护膜会受到破坏,失去保护膜的金属表面再次被H2S腐蚀,如此循环反复,最终导致顶循换热器频繁泄漏。

 Fe+2HCl→FeCl2+H2 
Fe+H2S→FeS+H2
FeS+2HCl→FeCl2+H2S

3 预防措施
3.1 设备材质升级
在316L钢、18 8钢、渗铝钢、20号钢中,316L钢与渗铝钢耐腐蚀性能相当,渗铝钢耐腐蚀性能是20号钢的5~8倍,为18 8不锈钢的两倍以上。E1205D在2000年3月装置大检修时更换为316L不锈钢管束,在2001年3月和2002年5月装置大检修时打开检查,管束均无明显腐蚀现象。

3.2 优化操作
(1)根据原料性质的变化和操作的实际情况,及时调整原料雾化蒸汽量、沉降器汽提蒸汽量和预提升蒸汽量以及柴油汽提塔蒸汽量,尽量减少进入系统的蒸汽量,从而降低蒸汽在顶循抽出斗处的分压,减少蒸汽冷凝。
(2)将分馏塔上部1号,4号和5号固舌塔盘更换为分离效果好的superV1型浮阀塔盘,目的是减少夹带,从而降低汽油干点,这样在汽油干点保持不变的情况下,分馏塔顶温度可适当提高。分馏塔顶温度提高后,顶循抽出温度随之升高,蒸汽在顶循抽出斗便不会冷凝。

4 建议
(1)对于HCl-H2S-H2O腐蚀性介质,可考虑在顶循系统加注缓蚀剂。
(2)将顶循换热器的另外两台(E1205AB)换热管束更换成渗铝管。虽然316L钢耐腐蚀性能较好,但该材料价格昂贵。分馏塔顶油气冷却器(E1201AB、E1202AB)采用渗铝换热管束,自1997年10月开工至今没出现过腐蚀泄漏现象,且比316L钢的价格低。



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