楊海東，齊鶴，王添宇

（中國石油大慶煉化分公司，黑龍江 大慶 163000）

大慶煉化公司30 萬t·a-1烷基化裝置由蘭州寰球工程公司設計，采用蘭州寰球工程公司自主研究開發(fā)的流出物制冷硫酸法碳四烷基化技術[1]，由中石油第七建設工程公司承建。本裝置采用大慶煉化公司14 萬t·a-1MTBE 裝置和慶化公司14 萬t·a-1MTBE 裝置所產輕C4為原料，設計規(guī)模為30 萬t·a-1，裝置于2017年9月開始建設，2018年10月投產。

1 換熱器內漏的現象及判斷

自2022年4月1日，烷基化裝置異丁烷塔頂回流罐水包脫液頻次由3～4 次/天增加至8～10 次/天，裝置通過調整精制水洗量并增加置換頻次，脫水頻次略有下降，但僅維持1 周就又開始惡化。再調整精制水洗量和置換頻次，脫水頻次無好轉。排除精制餾出物帶水原因后，技術人員分析可能是異丁烷塔進料加熱器E10508發(fā)生內漏。4月11日將E10508凝結水切除，觀察發(fā)現異丁烷塔頂回流罐水包界位上漲速度明顯減緩，同時現場將殼程凝結水壓力泄放，用報警器檢測殼程高點放空處可燃氣體報警，判斷換熱器E10508 發(fā)生內漏。

2 換熱器檢修過程介紹

2022年4月11日，裝置將換熱器E10508 切除退料、吹掃、加裝檢修隔離盲板。4月12日，開始檢修E10508，上水試壓找漏，發(fā)現仍是原堵管處于管箱焊接位置腐蝕泄漏（如圖1），無其他新增管束泄漏。4月13日，對管板進行補焊，后重新上水打壓2 遍，無泄漏。試壓完成，拆盲板氣密時發(fā)現管箱本體大法蘭密封面處焊口有砂眼，重新加裝盲板。4月14日，拆卸管箱，外委至機械廠加工處理。4月15日，處理密封面焊口過程中發(fā)現存在其他問題，重新處理密封面。4月18日，回裝管箱，重新氣密合格后，拆盲板、吹掃、投用。

3 換熱器內漏原因分析

3.1 工藝操作原因

在換熱器E10508 發(fā)現泄漏之前，管殼程出入口溫度及壓力操作平穩(wěn)，未有大幅度調整操作，可排除因工藝操作造成的管束泄漏。

3.2 設備安裝原因

2022年4月13日，對管板進行補焊，后重新上水打壓2 遍，無泄漏。本次拆卸后進行外觀檢查，管箱墊片完好，無泄漏痕跡，管束未見磕碰傷，排除檢修安裝因素造成內漏。

3.3 工藝介質腐蝕原因

自閃蒸罐來的反應流出物主要組成為烷基化油、異丁烷、正丁烷、少量未能沉降的硫酸和副反應產生的硫酸酯。反應流出物從閃蒸罐進入精制單元，經過堿洗、水洗進行加工，脫除大部分硫酸和硫酸酯，保證pH 在6～11[2]。

通過表1可以發(fā)現仍有部分酸酯在堿洗罐中未能被分解，這部分酸酯被攜帶至水洗罐中，同時有少量酸酯在水洗罐中繼續(xù)分解，隨著水洗水排出，然后酸酯繼續(xù)被攜帶至后面的 E10508 中，在E10508 中遇到高溫的凝結水進行換熱，溫度升高，酸酯分解速度加快，在最高溫處迅速分解，與烴中攜帶的水結合形成亞硫酸，腐蝕換熱器[3]。

表1 裝置精制單元操作條件

水洗過程中因除鹽水電導率低，為增加電導率，向精制水洗罐D10403 補少量的新鮮水，新鮮水補入量在100～200 kg·h-1，新鮮水中的氯離子(質量分數:144.36 mg·kg-1)對白鋼材質的管束存在一定的腐蝕性[4]，同時從現場管箱隔板的腐蝕情況看，二管程的出口隔板及密封處形成腐蝕，密封面形成縫隙，存在精制流出物在隔板處走短路，導致流體沖蝕管板上方管束下邊緣焊縫，在氯離子存在的環(huán)境下，使焊縫受應力腐蝕開裂[5]。

因此，管程介質經換熱器加熱后分解、水合形成亞硫酸的烯酸環(huán)境，是導致換熱器內漏的直接原因。

3.4 設備質量問題

2022年4月13日試壓完成后，拆盲板氣密時發(fā)現管箱本體大法蘭密封面處焊口泄漏，經著色后發(fā)現是氣孔泄漏，屬于焊接質量原因（如圖2）。管箱拆卸后，發(fā)現管箱法蘭與密封面不是整體，而是在原法蘭密封的基礎上粘貼的密封面。在螺栓孔邊緣以及管箱內側可見明顯焊接痕跡。查看設備隨機資料后，發(fā)現管箱法蘭材質為16Mn II（襯S30403），而非是整體法蘭。

委托第三方對管箱法蘭密封面進行補焊修復，在補焊過程中，將粘貼密封面燒穿后形成孔洞，發(fā)現管箱粘貼密封面厚度不足2 mm，且粘貼密封面與原法蘭密封面存在一定的間隙，未完全粘貼，存在夾層（如圖3）。

同時，對管箱內側焊口進行著色檢查，發(fā)現管箱內側與隔板相交的焊口處也存在氣孔。說明該換熱器在氣密過程中氣體是通過管箱內壁的焊口氣孔進入夾層，在通過外側焊口氣孔處排出，形成泄漏[6]。說明在制造過程中，設備的焊接質量不合格，存在制造缺陷（如圖4）。

管箱表面粘貼的密封面內外側焊口存在氣孔，屬于焊接質量不合格，且粘貼的密封面與原法蘭之間存在縫隙，說明在設備制造過程中焊接質量管控不到位，制造過程存在缺陷。這是導致換熱器內漏的間接原因。

3.5 管理原因

1）對運行設備檢查管理不到位，未發(fā)揮全員設備管理作用。

2）對設備制造過程的監(jiān)造與驗收重視程度不夠，未及時發(fā)現廠家制造不合理。

3）烷基化裝置設備腐蝕研究不夠透徹，也未能采取有效防范措施。

4 整改和防范措施措施

1）對管板處腐蝕泄漏的管束進行補焊。

2）2022年4月15日-4月17日拆除管箱法蘭粘貼的原密封面，重新焊接新密封面（如圖5）；提報2023年檢修計劃，對E10508 整體更換。

3）提高堿洗循環(huán)液堿濃度，控制在3.5%～5.5%；增加流出物堿洗循環(huán)溫度，控制在45～50 ℃；增加堿洗罐中堿液的置換頻次，由分析堿濃小于1.5%時，補充堿液，改為每周一置換并補充堿液，保證堿液濃度以及排出溶解的酸酯等雜質[7]。

4）2022年技改項目增加聚結脫水器，脫掉精致流出物的游離水及酸脂，減少E10508 內酸環(huán)境的形成，減少腐蝕。

5 結語

1）腐蝕問題日趨嚴重，要重視防腐蝕工作，尤其是工藝防腐蝕控制。

2）設備工作要注重全方位的細節(jié)管理，任何一個環(huán)節(jié)出問題，都可能造成大的損失。

3）加強設備制造過程監(jiān)控，提高設備施工質量。

4）提高設備制造商的準入門檻，將制造水平低的廠家拒之門外。