李鳳宇，李超，崔問師，尹銓，宋林

（大慶煉化公司煉油一廠一套ARGG車間， 黑龍江 大慶 163411）

1 分餾塔頂油氣-熱水換熱器泄漏分析

1.1 情況介紹

分餾塔頂油氣-熱水換熱器E1201A-F型號為：REBOS1300-1.6/1.6-480-6/25-6B，是外導(dǎo)流筒型換熱器，管束為波紋管形式，管程數(shù)為6管程，管程介質(zhì)為熱水（操作壓力0.9MPa），殼程介質(zhì)為分餾塔頂油氣（操作壓力0.16MPa）。已進行檢修的三臺換熱器分別為E1201C、E1201E、E1201F，此三臺換熱器分別于2013年9月更換新管束，材質(zhì)為10#鋼，在此之前9年期間，該換熱器未發(fā)生過腐蝕泄漏。

1.2 原因分析

1.2.1 初步原因分析

（1）腐蝕介質(zhì)的產(chǎn)生。油氣自分餾塔頂餾出，至分餾塔頂油氣-熱水換熱器E1201A-F，再經(jīng)空冷E1202A-l及分餾塔頂冷凝冷卻器E1203A-F冷卻至40℃，進入分餾塔頂油氣分離器V1203進行氣、液、水三相分離，由于原料油中硫化物在加熱和催化裂解過程中產(chǎn)生H2S，且在裂解溫度下，硫也能與烴反應(yīng)生成H2S，因此在分餾塔頂富氣系統(tǒng)中硫化氫濃度較高；同時原料油中的氮化物也裂解，一部分轉(zhuǎn)化為NH3，另一部分轉(zhuǎn)化成HCN，加上分餾塔頂潮濕環(huán)境，形成了HCN-NH3-H2SH2O的腐蝕環(huán)境。以下是車間近期工藝防腐蝕檢測記錄的部分數(shù)據(jù)：

從以上數(shù)據(jù)中可以看出，分餾塔頂富氣系統(tǒng)含高濃度H2S，濃度基本維持在5000μl/l左右，同時含有少量HCN。

（2）腐蝕原因及機理。首先，HCN的存在對H2S-H2O的腐蝕是起促進作用的。Fe在濕H2S環(huán)境下反應(yīng)生成FeS，并形成保護膜，但氰化物能夠溶解保護膜，從而加速H2S對鋼材的腐蝕；同時氰離子阻礙了原子氫結(jié)合成分子氫，即提高了氫的過電位，從而產(chǎn)生有利于氫向鋼滲透的表面，促進了氫的滲透。其腐蝕的特征表現(xiàn)為，對設(shè)備厚度減薄和局部坑蝕穿孔。從圖1中可見管束有明顯腐蝕穿孔。其次，從圖2中可見在換熱器第六管程部分有大量油泥附著在管束外壁上，而此處正是殼程油氣入口處，在此處形成更加惡劣的腐蝕環(huán)境，管束大部分泄漏穿孔也都位于第六管程。從圖3中可見大部分堵管管束分布在第六管程及換熱器上半部外圓。

圖1

圖2

1.2.2 主要腐蝕原因

圖3

通過最近一次對分餾塔頂水分壓計算，查表得到分餾塔頂露點溫度在97℃，分餾塔頂操作溫度在115-118℃，經(jīng)由分餾塔頂油氣管線至換熱器入口經(jīng)實測溫度為98-100℃，換熱后溫度為74-76℃，熱水入口溫度為65℃，熱水出口溫度為85℃，由此可見，油氣經(jīng)分餾塔頂至E1201換熱器入口，剛好達到露點腐蝕溫度，由于分餾塔頂油氣為殼程介質(zhì)，且最先與換熱器管束第六管程處接觸，可見油氣在進入換熱器時，首先在換熱器入口處迅速達到露點腐蝕溫度，形成酸腐蝕環(huán)境，因此在換熱器第六管程處可見大量管束泄漏，見圖4。露點腐蝕的結(jié)果是在金屬表面形成蝕點或小孔，由圖5可明顯見到管束腐蝕形成的孔洞。

圖4

圖5

1.3 下一步措施

（1）經(jīng)了解及對標分析，各地區(qū)多家催化裝置分餾塔頂油氣-熱水換熱器E管束材質(zhì)升級為304不銹鋼。建議下個周期利用大修計劃將此換熱器管束材質(zhì)升級。

（2）2019年檢修期間已將此6臺換熱器管束全部更換。

（3）2019年檢修期間在油氣入口集合管處預(yù)留加注緩蝕劑管口，增設(shè)緩蝕劑注入點，在后續(xù)的生產(chǎn)過程中增加在線注緩蝕劑流程。

2 分餾系統(tǒng)柴油流程泄漏分析

2.1 情況說明

2019年11月11日9：00時，班組員工巡檢至空冷平臺時，發(fā)現(xiàn)E1208A下方平臺有柴油痕跡，經(jīng)檢查確認管束發(fā)生泄漏，立即將該空冷器切除，12～13日對換熱器進行吹掃置換，14日在空冷器出入口四道本體法蘭（PN4.0DN150）加裝盲板與系統(tǒng)隔離，15日對E1208A管束進行堵漏，共計堵管34根（可能只漏1～2個）。

圖6

2.2 分餾系統(tǒng)柴油主要流程

2.2.1 下塔柴油

來自分餾塔T201第11、13層的柴油經(jīng)塔T1202汽提后，經(jīng)泵P1205輸送進入E1218、E1206AB、E1207AB換熱，最后經(jīng)空冷E1208AB冷卻，一部分又經(jīng)E1209冷卻作為貧吸收油進入再吸收塔T1303塔頂，與來自塔底貧氣逆向接觸再吸收，再吸收后的貧吸收油成為富吸收油，經(jīng)E1206C、E1206A/B換熱后返回分餾塔9層。

2.2.2 上塔柴油

來自分餾塔T201第8層的柴油經(jīng)塔T1202B汽提后，經(jīng)泵P1216輸送進入E1206C換熱外送至柴油加氫。

此次泄漏的輕柴油空冷E1208A為下塔柴油流程，出廠日期為2003年5月，型號為GP9×3-6-193-2.5S-23.4/l-Ⅰa，單臺管束根數(shù)273根，翅片管規(guī)格φ25×2.5-9000，材質(zhì)10#鋼，投用至今使用16年，此次開工運行59天后首次發(fā)生泄漏。

圖7

2.3 柴油系統(tǒng)腐蝕現(xiàn)狀

2019年檢修前后柴油系統(tǒng)換熱器泄漏頻次明顯增加，檢修前柴油/熱水換熱器E1207AB（2016年7月新管束）管束泄漏，檢修期間更換新管束，上塔柴油泵P1216AB自沖洗線焊口多次泄漏；檢修期間發(fā)現(xiàn)上塔柴油/富吸收油換熱E1206C（2016年10月新管束）管束泄漏嚴重、下塔柴油/頂循環(huán)油換熱器E1218管箱密封面腐蝕嚴重；檢修后發(fā)現(xiàn)下塔柴油泵P1205泵體隔板腐蝕嚴重，流道穿孔及空冷E208A泄漏。

從腐蝕形態(tài)判斷：E1206C管束表面為點蝕穿孔，E1218管箱密封面為坑蝕，P1216AB自沖洗線焊口為應(yīng)力開裂，P1205泵體內(nèi)為沖蝕。

圖8 柴油（上塔柴油）-富吸收油換熱器E1206C管束腐蝕情況

圖9 下塔柴油空冷器E1208A腐蝕情況

E1206C殼層介質(zhì)為富吸收油，外壁多處點蝕穿孔，富吸收油腐蝕性劇烈?？绽淦鱁1208AB管程介質(zhì)為下塔柴油，檢修試壓未發(fā)現(xiàn)泄漏。

圖10 下塔柴油-頂循環(huán)油換熱器E1218管箱密封面腐蝕情況

圖11 下塔柴油泵P1205泵體內(nèi)表面腐蝕情況

此部位為上一個生產(chǎn)周期泄漏點，殼層介質(zhì)為下塔柴油，管箱密封面坑蝕嚴重。泵P1205介質(zhì)為下塔柴油，泵修理過程中發(fā)現(xiàn)內(nèi)部隔板、流道及葉輪等部件均出現(xiàn)坑蝕。

圖12 上塔柴油泵P1216AB自沖洗線應(yīng)力開裂情況

2.4 原因分析

2.4.1 直接原因：HCl+H2S+H2O型腐蝕環(huán)境

下塔柴油含硫1992.9mg/kg，含氯1.09mg/kg。經(jīng)T202汽提后，含有一定量水的柴油進入空冷E208AB，溫度由91℃冷卻至50℃左右，大量的水在空冷管束內(nèi)部凝結(jié)和局部沉積，形成HCl+H2S+H2O型環(huán)境，加劇空冷管束的腐蝕泄漏。

同處于換熱低溫段的E1207AB冷后溫度為91℃左右，殼程內(nèi)部同樣有一定量的水凝結(jié)和沉積，形成HCl+H2S+H2O型腐蝕環(huán)境，管束使用三年即發(fā)生穿孔泄漏，無法繼續(xù)使用。

2.4.2 其他部位腐蝕原因

（1）HCl+H2S+H2O型腐蝕環(huán)境

上塔柴油泵P1216AB自沖洗線為奧氏體不銹鋼，今年P(guān)1216AB自沖洗線多次出現(xiàn)焊道開裂泄漏現(xiàn)象，上塔柴油含氯1.51mg/kg，且自沖洗線溫度為90℃左右，具備HCl+H2O形成條件，為氯離子應(yīng)力腐蝕開裂，同時E1206C殼層管束外壁大量點蝕穿孔也印證了上塔柴油流程為典型的氯離子腐蝕特征。

（2）濕H2S型腐蝕環(huán)境

下塔柴油泵P1205奧氏體不銹鋼自沖洗線未發(fā)生焊道應(yīng)力開裂，因介質(zhì)運行溫度200℃，其腐蝕以濕H2S型環(huán)境腐蝕為主，氯離子腐蝕作用不明顯；換熱溫度較高的E1218也以濕H2S型腐蝕為主。

表1 2019年最新分析數(shù)據(jù)

表2 2013年標定數(shù)據(jù)

表3 2019年裝置外來酸性氣數(shù)據(jù)

2.4.3 間接原因

一套ARGG裝置除了自產(chǎn)硫化物等腐蝕物以外，外來腐蝕物主要來源為來自汽油提升管的外來物料和來自V1203的外來氣。近幾年，隨著重整、汽油、柴油等加氫類裝置高含硫外來氣的引入，分餾及穩(wěn)定系統(tǒng)的腐蝕狀況明顯急劇惡化。

來自重整、汽油、柴油的未經(jīng)處理高含硫、氯（重整瓦斯含氯高）外來氣，硫含量在11000-25000mg/kg之間（見表3），是造成一套ARGG裝置柴油流程腐蝕加劇的關(guān)鍵腐蝕來源。

未經(jīng)有效脫硫、脫氯處理的外來氣直接進入粗汽油罐V1203，經(jīng)氣壓機壓縮進入穩(wěn)定系統(tǒng)，并在吸收穩(wěn)定系統(tǒng)與裝置自產(chǎn)瓦斯混合，而來自分餾塔的貧吸收油在T1303內(nèi)與高含硫的瓦斯逆向接觸再吸收后，又將高含硫、含氯腐蝕物引入分餾塔的柴油流程進行循環(huán)往復(fù)，導(dǎo)致柴油系統(tǒng)腐蝕物富集并加劇柴油及頂循系統(tǒng)腐蝕，尤其是通過富吸收油的攜帶，造成硫化物、氯離子向上、下塔柴油及頂循流程擴散。在分餾塔上部含水環(huán)境下形成更難于控制的HCl+H2S+H2O型腐蝕環(huán)境，導(dǎo)致這些部位的腐蝕速度進一步加劇。

對比2013年數(shù)據(jù)，今年以來柴油系統(tǒng)腐蝕物含量進一步增加，腐蝕速度進一步加劇，造成2019年檢修后穩(wěn)定系統(tǒng)相繼出現(xiàn)換熱器管束及空冷泄漏。

2.5 下一步措施

（1）外來氣體進入一套ARGG裝置前應(yīng)進行必要的集中脫硫、脫氯等處理，將氣體中腐蝕物降低至設(shè)防值以下，確保ARGG裝置能夠長周期平穩(wěn)運行。

（2）對富吸收油和柴油、頂循系統(tǒng)的管線、小接管等進行全面的測厚排查和檢查，同時做好關(guān)鍵部位的定期測厚檢查和評估，做好事前防范。

（3）對外來氣、富吸收油、柴油和頂循系統(tǒng)流程制定日常檢查方案和預(yù)案，同時加強日常和關(guān)鍵部位的巡檢檢查，做到有問題及時發(fā)現(xiàn)和處置，避免事態(tài)擴大。

（4）含氯的上塔柴油進入柴油加氫裝置，對裝置的影響要進行持續(xù)跟蹤和評估。

◆參考文獻

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