石蜡加氢装置冷却系统改造的应用总结

樊敏超(工艺工程师 大庆炼化公司润滑油厂5613774)

大庆炼化公司润滑油厂蜡加氢装置，于1998年9月建成投产，生产至2006年9月，热高分气冷却器管束频繁发生泄漏，更换周期为9个月，开停工、更换费用高，同时存在氢气窜入循环水系统的重大安全隐患，经过考察后蜡加氢装置对冷却系统进行改造，取得效果明显。

一、热高分气冷却器的基本参数

1.参数条件

设备位号：E－9003、介质：管程H2烃H2S(壳程循环水)、材质：管0Ct-18Ni-10Ti(壳16MR)、设计温度：管220(壳60)℃、操作温度：管160~200(壳60)℃、设计压力：管8.5(壳2.45)MPa、操作压力：管7.6~7.8(壳0.4)MPa。

2.热高分气冷却器(E-9003)的结构形式(图1)

二、热高分气冷却器管束腐蚀原因分析

1.热高分气冷却器管束工作流程及操作方式

管束内的介质是由热高压分离罐分离出来的循环氢气、硫化氢等气体，温度在160~170℃左右，压力在7.2MPa，经过壳程内循环水冷却后，循环氢气体温度降至60~80℃左右，再经过冷高分罐(D-9003)进行分离后，进入循环氢罐(D-9005)，进入循环压缩机。在正常生产过程中，因管束内壁挂蜡，阻塞管束，使循环氢不能及时冷却下来。此时，关闭热高分冷却器(E-9003)管程循环水阀门，使管程循环氢温度上升，将管程内壁上的蜡逐渐熔化，并携带至冷高分罐(D-9003)中，之后再恢复循环水流程。

这种操作方法，在初期每天一次，末期每天三次以上，操作过程为20~40分钟，循环氢温度保持3~4个小时，这种操作方法，不但劳动强度大，操作精度无法掌握，而且不利于安全生产。

2.热高分气冷却器管束腐蚀原因：类气蚀损伤

在进行化蜡操作过程中，因不能精确控制温度，管束外壁实际温度与高分罐温度最终一致，达到160~170℃，超过该环境的水的沸点温度，使循环水在很短的时间内急剧沸腾汽化。汽化形成大量气泡发生爆裂，对冷却器管束外表面形成冲击，该过程持续20~40分钟。该类气蚀现象直接对金属表面造成物理伤害，结果形成大小各异的冲击损伤。

3.热高分气冷却器管束腐蚀原因：电化学腐蚀

该冷却器管束外表面存在缺陷，再加上机械腐蚀，采用循环水作为冷却水，存在不足之处。循环水中含有杂质多，水质差，水中的溶解盐易沉积在管束外表面上有缺陷的部位。厂内循环水中含有大量、种类繁多的盐类悬浮物、从管束浮头泄漏出的有机物等，逐渐形成污垢层，导致管束外表面铁的阳离子溶解速度加快。

因管束表面粗糙、防腐层破损等缺陷,再加上化蜡操作造成的高温等原因,水中的难溶解盐易于沉积在管束表面有缺陷的地方,形成初期结晶坯。水中所含其它难溶盐类、悬浮物及从浮头泄漏出的有机物等,就以这种结晶坯为中心聚合,逐渐积累形成污垢层。由于管外壁表面的积垢层不连续、不牢固且不均匀，同时一些部位存在裂缝和间隙,积垢层与管束表面之间的空间与外区形成电化学区域,发生垢下腐蚀,该空间内发生铁的溶解，空间外发生氧化还原反应：

空间外发生氧化还原反应：

随着空间外氧还原反应的不断进行和空间内氧的不断消耗,管束中的铁离子溶解速率加大。在点解、酸化作用下,铁的离子溶解加速进行，最终发生泄漏。

三、处理方法

经过上述分析，改变冷却器冷却水问题，应是解决热高分冷却器管束泄漏的最优方法。采用软化水冷却来替代循环水冷却。根据实际需要，将4台位置相邻的冷却器和高速泵自冲洗冷却器、自循环真空泵用水均改造为软化水闭路循环冷却。

1.主要设备材料

(1)泵2台

型号：ZAⅢ100-250C扬程：59m 流量：250m3/h设计温度：65℃操作温度：60℃原动机：YB225M-2功率45KW

(2)软化水罐1台

材质：Q235B直径X高度：Ф2000X9783X8容积：25.81设计温度：60℃设计压力：常压a

(3)换热器一台

设备位号：E－9011、介质：管程循环水(壳程软化水)、材质：管20#(壳16MR)、设计温度：管200(壳200)℃、操作温度：管40(壳60)℃、设计压力：管1.6(壳1.6)MPa、操作压力：管0.4(壳0.3)MPa。

2.工艺流程图(图2)

3.工艺参数控制

(1)闭路软化水温度为重要控制指标，经长时间摸索，软化水温度应控制在48~52℃之间；

(2)循环水流量由38~42t/h，降至26~30t/h；

(3)装置出现停电等突发事故，在启动高速泵前，要先启动软化水泵；

(4)冬季生产重点巡检软化水系统。

结论

1.在循环水改软化水冷却项目投用以来，热高压冷却器E-9003没有发生过管束泄漏事故,各冷却器的管、壳程入口、出口温度都在指标范围内；

2.软化水闭路循环使用，装置综合能耗没有明显增加，循环水使用量降低，降低了装置循环水单耗。

3.使用软化水作为冷却介质，软化水罐温度控制在48~52℃之间，各冷却器出口温度更稳定，彻底解决了热高压冷却器挂蜡现象，换热器再未发生泄漏事故，实际效果明显。

[1]赵忠献 石蜡加氢水冷器腐蚀原因及解决方法1998.8.15.