UOP重整裝置脫戊烷塔頂后冷器A-2205泄漏分析

設備名稱：脫戊烷塔頂空冷器設備規格型號：GP9×3-6-193-2.5S-23.4/RL-IIIa工作介質：輕汽油(戊烷、液態烴)操作壓力：1.26MPa翅片管：φ25*2.5材質：10#管箱材質：16MnR所在裝置：100萬噸連續重整裝置操作溫度：空冷器入口溫度90-100℃，出口45-60℃。1、A-2205基本參數2、A-2205工藝系統流程圖3、檢修履歷檢修檢修情況簡述2011年2月13日A-2205管束泄漏，發現設備內部整個空冷管箱被銨鹽堵死，管束末端厚度存在減薄現象

，脹口處管束多數穿孔泄漏，空冷器報廢，運行周期4個月，2月17日更換安裝了空冷器（設安公司）2011年6月15日對空冷器蒸汽吹掃，管束電渦流檢測，未發現管束減薄現象，運行周期4個月。2012年3月1日第二次發現A-2205管束泄漏，

銨鹽堵塞情況與第一次相同，但堵塞程度略輕于第一次，經過廠級協商討論后，決定整體更換新空冷（四川簡陽），自檢修后運行周期8個月2012年10月7日第三次發現A-2205管束泄漏，

本次管束泄漏為空冷器入口處管口貼脹處，這與前兩次泄漏位置不同。且管箱內并沒有大量的銨鹽結晶，發現泄漏管束5根，最終割除管束12根，堵孔24處，初步分析此次泄漏與注水點的位置選取有關及注水形式有關。2012年10月17日A-2205管束在意料之中發生泄漏，泄漏管束21根，最后割除管束35根，堵孔70處。2012年12月22日A-2205管束第5次發生泄漏，本次檢修檢查管束泄漏10根，最后堵管12根，堵孔24處。因管束堵管率較高，空冷由3管程改為1管程。2013年3月14日空冷器出口再次發生泄漏，拆除絲堵觀察銨鹽堵塞比較嚴重，經過水試壓B空冷管束泄漏5根，共計割除管束9根，堵孔18處；

2013年8月25日更換新空冷器，材質升級為2507雙相鋼車間增加了液相脫氯罐和緩蝕劑加注設施，泄漏時間間隔延長，說明防腐效果比較顯著。2015年10月28日A-2205運行26個月后管束發生泄漏，安排打盲板切出，對空冷進行檢修。泄漏管束為A-2205A管束遠端出口第5排第10根管束（3管程，共6排管束）。管束漏點為米粒大小孔洞。4、本次檢修概況遠端空冷管束堵頭打開情況如下：4、本次檢修概況從照片中可看出，管束遠端中存在銨鹽結晶。初步判斷銨鹽結晶形成垢下腐蝕造成管束腐蝕穿孔。上圖為原始空冷運行4個月時，未采用任何防腐手段時候的結晶情況。通過對比可以看出，目前的結鹽情況得到了顯著的改善，車間采取的一系列措施對銨鹽腐蝕起到緩解作用。紅外檢測空冷器并沒有發生偏流現象5、A-2205泄漏原因分析從腐蝕機理和垢樣外觀，以及API571中的腐蝕形態描述可以基本確認為氯化銨腐蝕。

氯化銨的來源：在重整反應條件下，進料中的有機氮化物會轉化為NH3；而連續重整催化劑是全氯型的催化劑，其活性組分復合物在濕環境中容易水解失氯，形成HCI，HCl與NH3結合生產NH4Cl。NH4Cl不溶于重整油，隨重整反應器流出物冷凝下來時，NH4Cl就沉積在了空冷器出口管束末端。6、車間目前采取的防腐措施1、C-2201進料流程中增加了液相脫氯罐；2、塔頂空冷器管束A-2205及后冷器E-2206設備材質升級至2507雙相鋼。3、在C-2201塔頂加注緩蝕劑。(NWXH-2油溶性緩蝕劑，南京萬象,15-20PPm)

目前所有采取的防范措施只能減緩腐蝕，控制腐蝕速率，延長設備正常運行周期，而無法完全消除。經歷了長達4年的不懈努力，車間已采取了多種防腐手段，將脫戊烷塔頂空冷器腐蝕泄漏的周期從原先的最長4個月報廢延長至目前的26個月的正常使用。從全國同類裝置比較，目前我裝置26個月的使用周期，應該屬于一個比較正常的數據。7、目前問題所在1、C-2202系統也存在同樣的腐蝕問題，但程度較脫戊烷塔系統來說比較輕。2、脫氯劑的使用效果影響脫戊烷塔中氯離子含量，銨鹽結晶根源上的問題沒有得到很好的解決。脫氯劑的選型試用也是一個摸索過程。8、針對此次A-2205泄露工藝情況分析①本次空冷泄露根本原因還是銨鹽的腐蝕所造成的。首先我們先按照銨鹽形成的兩個因素氮和氯進行分析。從7月20日開始至今，200萬加氫的輕石腦油中氮含量開始持續不合格，最大值為15ppm，平均值為8.4ppm，遠遠超出指標≯5ppm（分析頻次為一周三次）。7、目前問題所在同時6月3日至7月22日期間，150萬加氫的石腦油中氮含量持續不合格，5月、9月也偶有分析不合格，由于該分析頻次為一周一次,也無法做到及時監控和調整。脫氮反應主要是靠升壓操作，200萬加氫的反應壓力為7.5MPa，150萬蠟油加氫的反應壓力為10.6MPa，而預加氫反應壓力只有2.0MPa，在上游高壓加氫都脫不掉的氮，在預加氫反應器也根本無法脫除。雖然此部分輕石腦油混入鉑料大罐后，鉑料大罐分析顯示鉑料中氮含量合格，但這部分油中的氮含量只要進入裝置，就肯定會隨精制油進入重整。但由于200萬加氫的催化劑失活，以及上游裝置150萬加氫操作波動，造成經過加氫的石腦油氮含量不合格，此問題長期存在，未得到有效解決。（200萬加氫、150萬加氫石腦油分析數據）②關于重整油中氯的來源，主要有兩方面原因造成：一、催化劑比表面積下降(180-120m2/g)，持氯能力低，造成催化劑表面的氯離子在反應器內流失至油中。從再生、待生催化劑氯含量分析來看，催化劑氯損基本都在0.15%以上，一般來說，催化劑氯損不應大于0.1%。車間為控制氯損，再生注氯一直控制在較低水平，從催化劑氯含量分析和UOP的催化劑分析都可以看出。考慮到催化劑比表面積下降較多,持氯能力下降，氯流失異常，公司計劃2016年大檢修期間對重整催化劑進行更換(R-254)。二、反應系統水氯平衡控制不好，造成催化劑氯損失。從自產精制油分析可以看出，全年裝置自產精制油水含量均值為28ppm（UOP給定允許指標僅為≤5PPm，工藝卡片為≤50ppm）；加裂重石中水含量均值31ppm；重整循環氫氣中水均值在19ppm，從上述分析可知水含量分析均在指標內。③液相脫氯問題(目前使用湖北華邦ET-1S液相脫氯劑，2016年更換為英國莊信萬豐)。2015年共計更換了2次液相脫氯劑。我們制定的指標是脫氯罐出口氯含量連續三個點超過1ppm就要進行換劑。但從實際操作過程中，受制于招標、訂貨周期長等問題，實際并未達到脫氯劑一穿透既能換劑的預想。比如7月22日新換的脫氯劑投用后，出口氯含量一直處于超標狀態，由于廠家對氯分析進行堿洗等方法，確認超標的氯分析中多數為有機氯，從原理上看，有機氯應該對后續單元不產生腐蝕。廠家根據實際情況，對脫氯劑配方進行了升級，新的脫氯劑直至9月28日才到物裝公司。車間22日將脫氯罐切出進行換劑，直至10月14日才投入系統。另外，液相脫氯罐為一個罐，更換脫氯劑期間造成脫戊烷塔進料處于未脫氯狀態。④緩蝕劑加注。2014年C-2202頂水冷E-2210因銨鹽腐蝕泄露后，判斷為腐蝕后移，由于C-2202頂空冷無進出口閥、復線閥，所以在2014年車間報技改，增加了C-2202注緩蝕劑線。同時車間和技術科針對裝置運行，對緩蝕劑的加注模式一直在進行修訂，從剛開始的一周一次的切換改為，C-2201注5天，C-2202注2天。⑤從目前國內各兄弟單位的運行來看，脫戊烷塔（穩定塔）的腐蝕已成為共性問題，尤其是采用UOP工藝包的連續重整裝置，目前還沒有任何一家的脫戊烷塔（穩定塔）塔頂空冷、水冷不泄露的情況。克石化的連續重整裝置與我裝置采用相同的工藝包，2011年開工，至2013年脫戊烷塔頂空冷連續泄露多次，2014年將空冷更換為雙相鋼材質后，在2015年也出現過泄露，該裝置設計有2個液相脫氯罐，2014年也開始加注緩蝕劑，但空冷泄露問題仍未得到解決。延長石化120萬的連續重整裝置為2009年開工，該裝置脫戊烷塔頂空冷頻繁泄露，塔回流泵機械密封頻繁失效，機械密封壽命只有1個月。該裝置與我裝置采用的解決方法基本一致，增加在線緩蝕劑加注流程，增加液相脫氯罐，對空冷、水冷及關鍵閥門材質升級，同時將水冷停用，提高塔的冷后溫度，防止銨鹽析出，同時對空冷管束進行襯鈦處理，對水冷管束油側鍍Ni-P處理，但也只能維持空冷運行24個月。大連石化60萬的連續重整和220萬的連續重整均存在脫戊烷塔塔頂空冷腐蝕問題，220萬重整去年在催化劑比表面積下降至135時進行了換劑同時將空冷材質升級為雙相鋼，但運行不到10個月，今年該裝置脫