加氢裂化装置高压换热器结盐垢下腐蚀分析及管控

徐永顺

（中国石油锦州石化公司 锦州市 121000）

1 装置概述

某石化公司加氢裂化装置设计加工能力为130万吨/年。装置设计以减压蜡油、焦化蜡油、直馏柴油为原料，采用全循环、多产中间馏分油的加工方案。其主要产品航煤、柴油作为全厂调和组分送出装置，重石脑油作为重整装置原料送出装置。在2021年出现热高分气/冷低分油换热器E1003内漏，装置紧急停产检修。

2 装置特点

采用热高分流程，提高反应流出物热能利用率，降低能耗，同时避免瞅环芳烃在空冷器管束中沉积和堵塞。

采用炉前混氢流程，提高换热效率，减缓加热炉炉管结焦速度。

四路注水点，三路注水点位于热高分顶，一路注水位于热低分顶。

3 高压换热器内漏分析

3.1 事件情况

某石化公司加氢裂化装置2021年8月，主汽提塔顶流量突然上升，热高分气/冷低分油换热器E1003管程出口温度、冷高分顶压力逐渐下降，采样分析主汽提塔顶干气含氢气60%，判断为热高分气/冷低分油高压换热器E1003内漏，装置停工检修。

图1 主汽提塔顶气量、E1003冷后温度、冷高分压力变化趋势

3.2 工艺概括

加氢裂化装置反应馏出物经高压换热器换热后进入热高压分离器V1002（230℃、14.5MPa）进行气液分离，分离出的热高分气分别经热高分气/冷低分油换热器E1003（降至181℃）、热高分气/循环氢换热器E1004（降至145℃）、热高分气空冷器A1001（降至55℃）进入冷高压分离器V1003，高压部分注水点共有三点：E1003前、E1003与E1004间、E1004与A1001间（图2），注水方式均采用连续注入方式。

图2 高压换热器E1003换热流程

3.3 设备概况

加氢裂化装置热高分气/冷低分油换热器（E1003）形式为螺纹锁紧环。掺炼焦蜡后，发现E1003存在结盐现象，检修期间将E1003管束管材升级为825合金，并在E1003前增加一路注水，注水量7.7t/h。

3.4 检修过程

装置停产检修换热器E1003，螺纹锁紧环拆除后，检修人员使用内窥镜对换热器管束内部进行检查，发现部分管束内部有铵盐附着现象，清洗队对换热器管束疏通清洗。

表1 E1003换热器数据表

图3 换热器管束管口结盐情况

图4 内窥镜检查管束结盐情况

检修人员对换热器管板着色，未发现异常。对换热管直管段进行远场涡流检测，共检测换热管60根（其中涂颜色代表已检测），检测结果显示所抽查管束腐蚀程度均小于10%，具体检测部位见图5。

图5 换热器管束涡流检测示意图

3.5 腐蚀泄漏原因分析

通过E1003管束内窥镜检测，在管口和管壁上附着白色固体垢物，部分管子已部分堵塞，判断为铵盐垢下腐蚀。铵盐结晶腐蚀主要分为硫氢化铵腐蚀和氯化铵腐蚀，其中硫、氯、氮来源于原料油，经过加氢后，生成硫化氢、氨和氯化氢，随后反应生成硫氢化铵和氯化铵。

硫氢化铵和氯化铵在温度较低情况下结晶，经过分析，E1003入口温度为230℃，出口温度181℃，E1003运行温度已处于氯化铵结盐温度，远高于硫氢化铵结盐温度，由此判断白色固体垢物为氯化铵。氯化铵在无水环境下，低温结晶会造成高压换热器管束堵塞，降低高压换热器换热效果，增大系统压降，严重时影响装置循环氢量，造成装置停产。

为避免出现换热器堵塞，通常利用氯化铵较强吸水特性，采用注水冲洗，但如果注水量未满足25%在注水部位为液态，由于少量水的存在，使氯化铵溶解产生氯离子，构成了腐蚀环境，且换热器管束内由于水量不足，使氯化铵无法完全冲洗干净，管束内存在的氯化铵结晶，结晶吸收水分后，在管壁表面形成高浓度氯化铵溶液，对金属产生较强的腐蚀作用，引起垢下腐蚀，造成E1003管束泄漏。

4 腐蚀管控措施：

优化原料配比。原装置进料为减压蜡油、焦化蜡油、直馏柴油，原料性质见表2，焦化蜡油和减压蜡油中氮含量高，直馏柴油中氯含量高，为了减少氯化铵生成，经过优化调整，装置进料改为减压蜡油和直馏柴油进料，并降低减压蜡油进料比例，进一步降低氯化铵结晶物产生量。

表2 原材料性质

加强操作条件调节，动态监控KP值和结盐温度，已经在MES、DCS系统画面增加在线结盐温度和KP值实时计算监测，操作员可根据计算结果随时调整操作条件，保证E1003入口温度大于结盐温度10℃以上。

图6 MES、DCS系统增加结盐温度和KP值实时监测

注水方式由连续注水改为间断注水。从本次检修来看，仍有铵盐存在，根据设计院对装置实际运行数据的核算，E1003前的注水量为7.7t/h时无游离水存在，没满足总注水量的25%在注水部位为液相的工艺防腐要求，无法冲刷掉铵盐结晶，需将注水量提高至16t/h以上才能满足防止铵盐结晶的要求。故将连续注水改为间断注水，以减少腐蚀环境产生。

注水中加入缓蚀剂，在结盐部位形成保护膜，提高防结盐腐蚀效果。

制定原料中氮、硫、氯含量设防值，重点监测冷高分含硫污水氯离子、铁离子、氨氮、硫化物和pH值等腐蚀数据，做到提前预警。

提高氢油比，按照氢油比越高氯化铵结晶温度越低，在工艺允许的条件下，采取高氢油比方式。

5 结论

通过对某石化公司加氢裂化装置热高分气/冷低分油换热器E1003内漏情况进行原因分析，判断此次内漏为氯化铵结盐垢下腐蚀，提出优化原料配比、动态监控KP值和结盐温度、改变连续注水为间断注水、提高氢油比等防腐措施，降低高压换热器结盐垢下腐蚀情况。