浅析板式换热器结垢原因及措施

苏雪朝 张帅

摘 要：2019年10月华北石化2#常减压装置原油-初顶油气全焊式板式换热器结垢、换热效果大幅度下降，换热器前后压差升高。本文以华北石化2#常减压为例分析板换结垢堵塞的情况、垢样成分的分析，并提出了相应的解决措施。

关键词：板式换热器;结垢;水质

1   引言

1.1  装置简介

中国石油华北石化分公司2#常减压装置由洛阳研究院设计，常压处理量为500万吨/年，减压处理量为300万吨/年。新建500万吨/年常减压蒸馏装置加工巴士拉原油和乌姆谢夫原油的混合原油，其中巴士拉原油为420万吨/年，乌姆谢夫原油为80万吨/年。其混合原油硫含量为2.77%（wt），重金属Ni+V的含量为30ppm。

2#常减压装置常压加工流程为原油自罐区来进装置后均分两路进行换热后混合进入电脱盐部分进行脱盐脱水，然后进入C101初馏塔）。C-101（初馏塔）塔顶油气经E-101A，B换热至约98℃后进入EA-101A-F（初顶空冷器）冷凝冷却到66℃后进入V-102（初馏塔顶回流罐）进行气液分离。初底油合并后经E-129A，B（初底油-减压渣油（I）换热器）换热到303℃，进入到F-101（常压炉）。加热至约358℃进入C-102（常压塔）。C-102（常压塔）塔顶油气（120℃）经EA-102A-D（常顶一级油气空冷器）冷凝冷却到95℃后进入V-103（常顶回流罐）进行气液分离。V-103分离出的常顶一级油经P-107A/B（常顶回流油泵）抽出，一部分作为常顶回流，另一部分经E-151（常顶一级石脑油冷却器）送轻烃回收装置;分离出的含硫污水经泵P-120A/B（常顶一级排水泵）升压，部分作为塔顶注水，部分排出装置;分离出的油气经E-152A，B（常顶二级油气-热水换热器）、EA-103A，B（常顶二级油气空冷器）、E-142（常顶油气冷却器）冷凝冷却至40℃后进入V-104（常顶产品罐）进行气液分离。

1.2  原料性质

2#常减压开工后加工的华北油，至2019.4月底开始加工华北南部、北部、上扎库姆、冀东油;5.6日上扎库姆原油切换为沙轻原油，至5月20日，全部加工进口油，6月初开始掺炼俄油，加工沙轻、俄油、冀东油，6-7月沙轻加工比例较高，逐渐提高了俄油加工比例，至7月底，俄油比例超过沙轻。

2#常减压初馏塔注水为塔顶凝结水回注，水中含有氨氮（平均33mg/L），硫化物（平均25mg/L）与氯离子（平均5mg/L）。

1.3 原油-初顶油气全焊式板式换热器

2#常減压装置原油-初顶油气全焊式板式换热器共设置4台（E101A-D），A侧为初顶油气，B侧为脱前原油。E101A-D型号是CPX75-V-450，CP是全焊式，X是换热板板型，换热板是750mm*750mm，换热板数量是450片。芯体材质是Ti板，面板材质是Q345R。设计压降是10.5KPa。厂家为阿法拉伐（江阴）设备制造有限公司。

2  板式换热器堵塞情况分析

2.1  堵塞情况

2018年9月2#常减压装置开工投用后E101A-D压降为8KPa，2019年4月E101A-D压降为8KPa，2019年6月底开始E101A-D压降开始增加，2019年10月初E101A-D压降增加至148KPa，已接近最大压降（150KPa）了，二联合运行部同公司和厂家技术负责人沟通后决定先拆检两台E101CD。

2.2  诟样分析

10月18日18：00拆除E101CD的A侧和B侧所有面板，并分别留取A1侧初顶油气入口处和A2侧中间段初顶油气折流入口处的垢样，从堵塞物外观看，为灰黑色固体块状物，质地较硬，且有分层现象，此物常温下不溶于水。垢样寄往沈阳中科韦尔腐蚀控制技术有限公司和济南瑞东实业有限公司，化验分析结果如下：通过能谱分析可见，两个样品中均含有 Ca 、 C 、 O 、 Fe 和Cl、S 等元素，说明垢样中的主要成分均为盐类垢物和铁的腐蚀产物。分析可见，换热器中部垢样中主要检出成分为（NH4）2CO3和 CaCQ3 ，换热器入口垢样中主要检出成分为Fe3S4.。结合以上检测分析，结论如下：1）换热器入口和换热器中部垢祥均含有盐类垢物和铁的硫化物腐蚀产物;2）换热器中部垢物成分主要为（NH4）2CO3和CaCQ3，局部夹杂有腐蚀产物;3）换热器入口垢物主要成分为同时含有一定量的CaCO3及（NH4）2CO3等盐类。

2.3  对板式换热器堵塞成因分结论

通过对初馏塔顶板式换热器解体以及对垢样的化验分析，认为板换堵塞直接原因：生产水中含量很高的碳酸盐或其它碱类在通过塔顶注水和注缓蚀剂水溶液等方式下进入管道，与高温油气作用下固体结晶析出后聚集并附着在管道内壁而最终导致板换结垢并发生堵塞。

3  解决措施

经过对初馏塔顶板式换热器堵塞成因分析：是由于直接使用生产水注水和溶解药剂，而导致溶于水的碳酸盐或其它碱盐类固体物质析出、聚集附着在板换管道内壁而最终导致板换堵塞。为此提出整改措施如下：

（1）塔顶注水由回注水改为净化水，密切监测水质情况。

（2）缓蚀剂溶解水由净化水改为新鲜水。

（3）注意两注加入量，严格执行厂家提供的技术协议。

（4）严格执行操作规程、避免装置大幅度波动。