急冷油/稀释蒸汽再沸器运行问题分析及预防

张恩仲，王伟（中沙（天津）石化有限公司，天津 300271）

1 乙烯装置急冷油/稀释蒸汽再沸器基本情况

中沙（天津）130万吨/年乙烯装置,包括各工艺生产单元及设置在装置界区内为该装置服务的辅助设施和公用工程，按工艺流程分为裂解炉系统、急冷系统、裂解气压缩、冷分离系统、热分离系统、制冷系统。裂解炉区共有12台裂解炉，新增BA112裂解炉为20万吨/年轻液体原料裂解炉，其他单台裂解炉能力为10万吨/年。其中包括：1台循环乙烷/丙烷裂解炉BA101；10台液体原料裂解炉，其中：BA102、103、109、110和111为轻质原料裂解炉，BA104～108为重质原料裂解炉。所有裂解炉采用中国石化自主开发的CBL技术设计。

中沙（天津）130万吨/年乙烯装置急冷油/稀释蒸汽再沸器EA154共六台，为浮头式换热器。循环急冷油作为平行的卧式热虹吸换热器EA154A～F的热输入，加热由稀释蒸汽罐FA153来的工艺水。从急冷油输入的热量中产生的蒸汽量，不能满足裂解炉的需求。因此，通过在卧式热虹吸换热器（中压蒸汽/稀释蒸汽换热器EA159A～D）中使用中压蒸汽来汽化工艺水，从而得到额外的稀释蒸汽。稀释蒸汽通过稀释蒸汽过热器EA161由中压蒸汽过热后送至裂解炉。

急冷油/稀释蒸汽再沸器EA154形式为AXS,长11.464 m,筒体内径2.1 m,筒体材料16MnR。管程为急冷油，设计压力2.3 Mka，设计温度250 ℃，管束4 752根；壳程为工艺水和稀释蒸汽，设计压力1.00 MPa/全真空, 设计温度200 ℃。EA154A～F管束自2009年开车后至2018年未更换。

2 急冷油/稀释蒸汽再沸器问题处理

如图1所示2018年7月28日，乙烯装置EA154前后温差下降。检查EA154A～F大浮头排水情况，未发现异常。调整急冷系统运行参数，温差加大。2018年7月31日按计划对BA109退料烧焦，降温更换炉管,EA154前后温差再次下降。检查EA154A～F/EA159A～D运行情况。

图1 2018年7-9月EA154温差曲线

对EA154壳程筒体排放线进行检查，发现筒体排放线堵塞，疏通后排出大量焦状物。每台EA154工艺水进水主管为12″，分出4条6″工艺水上水管进入筒体，拆除筒体工艺水线上水管部分保温进行测温，部分上水管外壁温度为50～60 ℃，判断部分上水管堵塞。

中沙石化稀释蒸汽发生系统流程图如图2所示。

图2 中沙石化稀释蒸汽发生系统流程图

应对措施：

（1） 降低裂解炉进料负荷至70%，降低急冷油系统热负荷。

（2）提高急冷油塔汽油回流量，降低急冷水塔DA152塔釜温度，由汽油带走急冷油塔DA151部分热量。

（3）检查EA154A～F 急冷油侧进、出口外壁温度；检测工艺水侧DS导淋处凝液油含量，切出运行效果最差的换热器。

（4）切出EA154油洗管程，配临时线加盲板油洗壳程，蒸煮后交出检修。

（5）EA154切出换热器切割工艺水进水线，水力清焦；工艺水上水线上增加配对法兰封堵泄漏换热管，小浮头增加碟簧并于热紧后投用。

（6）EA154A～F运行台本体工艺水排污处排焦，维持运行；检查工艺水上水管温度，电加热温度低的上水管。

（7） 拆除EA154C封头箱，短接急冷油侧进、出口管线，保证足够的急冷油用于急冷器和塔中部回流。

3 泄漏原因分析

（1）EA154管束自2009年开车后未更换，管束存在老化泄漏的情况。

（2）自2012年起公司采用SHEMS管理制度中的力矩扳手把紧程序，EA154小浮头把紧力矩为795 N·m，不采用热紧的方式，随着换热器温差变化可能造成泄漏。

（3）某一台换热器漏油后随DS进入系统，结焦物在系统内积累，逐渐堵塞EA154其它换热器进水管，换热器逐渐失去冷物流，管束处于半干烧状态，损伤加剧，造成小浮头大量漏油。

（4）装置大型化后设备预热时的应力大，可能导致换热器泄漏。

（5）经过逐台切出检修，确认为换热器小浮头泄漏是本次系统波动的主要原因。

中沙石化EA154设备图纸如图3所示。

图3 中沙石化EA154设备图纸

4 泄漏影响

急冷油/稀释蒸汽再沸器的泄漏不仅造成装置稀释蒸汽产生量降低,影响装置的能耗、物耗指标,而且大量急冷油泄漏至稀释蒸汽系统,造成裂解炉炉管结焦,影响运行周期［1］,造成稀释蒸汽排污系统COD含量高，加大污水处理难度，严重时还可能造成装置停车和环境污染。

本次问题处理过程中，2018年8月15日急冷油/稀释蒸汽再沸器急冷油侧进、出口温差降至最低，为5.02 ℃。造成急冷油塔塔顶温度升高。为防止将重油带入后系统，造成急冷水乳化，被迫降低装置负荷。待8月22日温差逐渐恢复后，装置提负荷运行。

5 特护措施

(1)每天检测运行EA154各台换热器工艺水上水管温度，对于温度低于100 ℃的上水管采取电加热的方式，及时排焦。

(2)将稀释蒸汽凝液取样频次由原来的每月一次改为每周一次，发现凝液中油含量高时及时排查单台换热器，防止一台换热器内漏后污染整个系统。

(3)每周三白班依序采一个运行台EA154 DS升汽线安全阀倒淋处凝液，做油含量和COD。

(4)将EA154大浮头排污处排水检查由每周一次改为每天检查，每周三排放EA154运行台换热器本体排污，发现有换热器内漏的情况及时切出检修。

(5)投用EA154换热器过程中对小浮头和管箱热紧［2］，防止投用急冷油时由于温度变化导致小浮头泄漏。

(6)制定EA154换热器更换管束计划，逐台更新EA154管束。

(7) EA154管束更新完成后投用5台急冷油/稀释蒸汽再沸器，一台备用，保证系统稳定运行。

6 结语

中沙石化乙烯装置急冷油/稀释蒸汽再沸器EA154B/E 2019年3月更换管束，EA154C/D 2019年10月更换管束，EA154A/F 2020年6月更换管束。在乙烯装置2020年检修及扩能改造施工过程中，逐条清理工艺水管线，去除系统焦质。

乙烯装置2020年7月12日一次开车成功后，EA154特护运行，急冷油温差20～22 ℃，运行稳定。