氯化铵盐结晶对加氢装置长周期运行的影响

张 艳，李伟英，韩崇文，祝德利

(中国石油天然气股份有限公司锦西石化分公司，辽宁 葫芦岛 125001)



氯化铵盐结晶对加氢装置长周期运行的影响

张 艳，李伟英，韩崇文，祝德利

(中国石油天然气股份有限公司锦西石化分公司，辽宁 葫芦岛 125001)

柴油加氢装置高压换热器由于原料含氯、带水、操作温度低等原因，导致氯化铵在高压换热器管束(0Cr18Ni10Ti)结晶析出，引发换热器管束内漏，导致装置被迫停车抢修。通过分析高压换热器腐蚀原因，从优化工艺操作角度出发，提出有效控制原料氯质量浓度小于2 mg/L；尽可能降低原料水含量；提高高压换热器出口温度至240 ℃以上等措施来有效延长换热器管束使用周期。建议通过调整工艺操作温度等参数，控制结盐处在合理的位置区域，解决结盐引起的压力降上升、换热效率降低、压缩机喘振等危害;通过科学的注水(含注水量、注水方式、注水喷头设计)和洗涤，解决结盐引起的腐蚀泄漏等危害，确保加氢装置安全、稳定、长周期运行。

柴油 高压换热器 氯化铵 腐蚀

某石化厂加氢装置2015年10月因高/低压换热器E1103A/B管束发生内漏，装置被迫停车抢修，同时将该两台换热器进行整体更换。2016年2月13日该装置反应流出物/低分油换热器E1103/A、B管束发生内漏，此台换热器仅仅使用3个半月，装置再次被迫停车抢修。

柴油加氢装置高压换热器是柴油加氢改质装置的关键设备之一。高压换热器泄漏在一定程度上影响了装置的正常运行。如何正确解决换热器腐蚀问题是保障柴油加氢装置长周期稳定运行的关键之一。为此，对高压换热器腐蚀原因进行分析并提出相应建议。

2015年10月9日凌晨3时30分，加氢装置操作员发现脱硫化氢塔塔顶回流罐压力突升；高压分离器压力下降；脱硫化氢塔液位下降；含硫干气流量突增。根据这些工艺参数变化，并对现场进行检查，没有发现工艺管线和设备发生外漏，车间判定是反应流出物/反应进料高压换热器E1103A/B管束发生内漏，高压窜低压所致，装置被迫停车抢修。对高压换热器E1103A/B进行整体更换，开车后发现E1101-B和E1102发生内漏。经检修E1101-B有 13根换热管泄漏，E1102有3根换热管泄漏。

2016年2月13日晚20时，加氢装置操作员再次发现脱硫化氢塔塔顶回流罐压力突升；高压分离器压力下降；脱硫化氢塔液位下降；含硫干气流量突增。经分析判断认定加氢改质装置反应流出物/低分油换热器E1103A/B发生内漏，装置临时停车进行抢修处理。

1 工艺流程及设备概况

1.1 工艺流程

高压换热器工艺流程见图1，2015年10月换热器发生泄漏后，随即对操作温度进行了调整。

1.2 设备概况

设备参数及操作条件见表1。

1.3 原料分析

加氢装置原料中(催化柴油和蒸馏直馏柴油)含有氯化物。2014—2015年加氢原料分析见表2。

由表2可知，2014年8月至2015年1月安哥拉卡宾达原油加工量较大，因安哥拉卡宾达原油氯含量和盐含量较高，加氢装置原料氯含量也随之增加。这段时间加氢装置原料氯质量浓度超过2 mg/L，氮质量分数均在1 000 μg/g以下，均满足控制指标要求。

2 两次抢修管束腐蚀检查情况

2015年10月装置抢修时，因现场无法抽取泄漏管束，目视管束外壁腐蚀较轻，无附着垢物，充氮气查漏，发现高压换热器E1101/B有 13根换热管泄漏。从腐蚀管束分布来看，腐蚀主要发生在换热器管束的下半区(即低温段)，内窥镜检查发现E1101/B上半区换热器管束内壁无附着垢物，无明显腐蚀迹象。下半区管束内壁疑似存有腐蚀坑，管程出口端少数换热器管束充满白色结盐(见图2)，管束内壁未结垢部位腐蚀不明显。

图1 高压换热器工艺流程示意(调整后操作温度)

设备名称管程壳程介质压力/MPa温度/℃设计操作设计操作(出口/入口)介质压力/MPa温度/℃设计操作设计操作(出口/入口)E1101A/B 反应流出物/反应进料换热器反应流出物(含H2S)10.610.2407371/220混氢原料油(含H2S)12.311.5353103/181E1102 反应流出物/原料油换热器反应流出物(含H2S)10.510.0282220/190原料油(含H2S)12.411.6251120/103E1103A/B 反应流出物/低分油换热器反应流出物(含H2S)10.49.7260190/125低分油1.61.35220170/46

注：E1101A/B和E1102材质均为0Cr18Ni10Ti/12Cr2Mo1R，E1103A/B材质为0Cr18Ni10Ti和20/20R[1]。

表2 加氢改质装置原料氯、氮含量分析

图2 E1101/B管板下半区管头堵塞情况

2016年2月装置抢修时，高压换热器E1103/A打开后未发现铵盐结晶。换热器管束充水后发现3根换热管泄漏，经内窥镜检查及着色渗透检查，发现只有三根换热管发生泄漏，其它换热管及管头焊口处未发现明显缺陷。换热管泄漏情况见图3至图6。

图3 换热管发生环向断裂2/3圆周

图4 换热管爆裂情况

图5 换热管出现纵向裂纹

图6 换热管周围出现坑点

3 原因分析

(1)新更换的换热器E1103-A/B使用3个多月即发生内漏，而之前使用的换热器运行11 a后发生内漏，故初步判定新更换的换热器换热管制造存在质量问题。

(2)2015年10月抢修时，高压换热器E1101/B有 13根换热管泄漏，存在铵盐结晶。受装置原料变化、操作温度影响，位于氯化铵结晶温度区，是导致该台换热器腐蚀泄漏的原因之一[2]。

(3)由于加氢原料来源复杂，来自不同装置的原料在加氢装置停留时间较短，造成原料带水，为铵盐结晶创造有利条件。此前未对原料含水进行分析，2016年3月5日和6日采样分析发现加氢原料含水分别为211 μg/g和243 μg/g。

(4)目前高压换热器区域设有2个注水点，由一台注水泵控制，势必会存在注水量小、注水不均等问题。高压换热器E1103后的注水点注水量偏大，有效保护了空冷器。涡流检测空冷器管束未发现腐蚀。

4 建 议

(1)高压换热器E1103A运行3个多月即发生管束内漏，目前该台换热器待修复，修复过程中抽取爆裂管束开展失效分析工作，对管束材质、理化性能指标进行分析，进一步确定失效原因。

(2)通过调整工艺操作温度等参数，控制结盐在合理的位置区域，解决结盐导致的压力降上升、换热效率降低、压缩机喘振危害，通过科学的注水(含注水量、注水方式、注水喷头设计)和洗涤，解决结盐导致的腐蚀泄漏等危害。

(3)依据流动腐蚀预测防控技术和结盐腐蚀机理，实际计算结盐温度，确定合理的注水点及注水量等，确定结盐点位置在注水点之后。

(4)强化对与腐蚀相关的参数分析监控工作，针对加氢装置重点做好原料Cl和N等含量监测分析工作。

(5)如果从材质升级角度考虑，可选用更高级材料，如合金825或合金625等。

[1] 陆世英.不锈钢概论[M].北京：化学工业出版社，1995：67-69.

[2] 杨建成.汽柴油加氢装置反应流出物系统的腐蚀与对策[J].石油化工腐蚀与防护，2012,29(1)：20-22.

(编辑 张向阳)

Impact of Ammonia Chloride Crystallization On Long-term Operation of Hydrotreating Units

ZhangYan,LiWeiying,HanChongwen,ZhuDeli

(CNPCJinxiPetrochemicalCompany,Huludao125001，China)

The ammonia chlorides crystallized on the tubes ((0Cr18Ni10Ti)of high-pressure heat exchanger in a diesel hydrotreating unit, resulting in tube internal leaking because of chlorine and water carry over in the feedstock and lower operating temperature, etc. The unit had to be shut down for maintenance. Based upon the analysis of corrosion causes, it is suggested to take effective measures such as effectively controlling the chlorine in the feedstock to less than 2 mg/L by optimization of process operation, possibly minimizing water in the feedstock, elevating the outlet temperature of HP heat exchanger to over 24 ℃ to extend the operating cycle of heat exchanger tubes. In addition, it is recommended to solve the problems of rise of pressure drop, reduction of heat exchange efficiency and surge of compressor due to crystallized salts deposition by adjustment of process parameters such as operating temperature, etc to control the crystallized salt at appropriate location. It is also recommended to eliminate the corrosion leaking hazard from crystallized salts by appropriate water injections (including water injection amount, way of water injection and design of water injection nozzle, etc). The safe stable long-term operation of the hydrotreating unit can be ensured.

diesel, high-pressure heat exchanger, ammonia chloride, corrosion

2016-04-01；修改稿收到日期：2016-05-20。

张艳(1967-)，高级工程师，1990年7月毕业于天津大学，学士，现在该公司研究院从事石油化工设备腐蚀与防护管理与研究工作。E-mail:zyzyzy@163.com