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催化裝置解吸塔重沸器內漏原因分析
一、故障經(jīng)過(guò)
2019年05月22日，某催化裝置解吸塔重沸器后凝結水罐液位低液位報警，凝結水采樣帶油，判斷為該重沸器內漏，立刻將重沸器切出消缺。
經(jīng)試壓堵漏發(fā)現重沸器內漏原因為底部?jì)筛苁g穿孔，清洗、堵管后回裝、投用，裝置操作恢復正常。
二、原因分析
2.1 基本情況
解吸塔底重沸器，型號：TBJS1300-2.5-465-6 / 25-4；介質(zhì)（管/殼程）：蒸汽/脫乙烷汽油；溫度℃（管/殼程）：182 / 147；壓力MPa（管/殼程）：1 / 1.35。殼體材質(zhì)為A3R，管束材質(zhì)為09Cr2AlMoRe鋼，相關(guān)工藝流程圖見(jiàn)下圖1，因在殼程底部脫乙烷油中的水分會(huì )在底部聚集，工藝介質(zhì)中的硫化物等濃縮，硫化氫等在水的環(huán)境下形成了濕硫化氫腐蝕環(huán)境。
2.2 操作情況
近三個(gè)月來(lái)，解吸塔操作平穩，塔器壓力、重沸器溫度、蒸汽耗量均未出現明顯波動(dòng)，不具有導致重沸器內漏的條件。列出了重沸器的操作條件和設計條件，可見(jiàn)管、殼層的操作溫度和壓力均在設計范圍以?xún)?，不存在超溫超壓的情況。
表1 重沸器操作與設計條件
2.3 脫乙烷油性質(zhì)分析
下表中列出了凝縮油氯、硫和水含量的化驗成績(jì)，從與腐蝕密切相關(guān)的氯、硫數據上看，凝縮油中氯離子基本上檢測不出，有少量的硫化物和水的存在。
表一 凝縮油化驗分析結果
2.4 腐蝕產(chǎn)物分析
針對此次腐蝕原因分析，對腐蝕產(chǎn)物的垢樣進(jìn)行了元素分析，具體見(jiàn)下電子像圖、譜圖3-6及表2。
表2 腐蝕產(chǎn)物分析
從解析塔底重沸器殼程垢樣分析報告中可看出主要腐蝕元素是硫，所以可以斷定管束的失效原因主要是H2S-H2O腐蝕產(chǎn)生的。
2.5 腐蝕環(huán)境
（1）濕硫化氫腐蝕環(huán)境
腐蝕機理：鋼材料在濕硫化氫環(huán)境中發(fā)生電化學(xué)反應：FeàFe2++2e-，硫化氫在水中發(fā)生電離反應：H2SàS2-+2H+。從以上的反應過(guò)程可以看出，硫化氫在水溶液中電離出氫離子，從鋼材料中得到電子后還原成氫原子。氫原子之間具有很大的親和力，易形成氫分子排出，但是此環(huán)境中存在硫化物和氰化物，削弱了氫原子間的親和力，阻礙氫分子形成反應，如此一來(lái)，就會(huì )有少數的氫原子滲透到鋼材料內部，游離于鋼結構中，使鋼材料脆性增加。同時(shí)，游離氫原子在非金屬夾雜層、和其他不連續處聚集形成氫分子，這部分氫分子在鋼結構內部很難排出，加之鋼材料本身存在應力，造成濕硫化氫應力腐蝕開(kāi)裂，形成局部穿孔開(kāi)裂。
因此，根據腐蝕產(chǎn)物分析及腐蝕機理，濕硫化氫腐蝕造成管束局部穿孔開(kāi)裂是本次E107內漏的重要原因，加之泄漏管束處于底部，此處硫化物及水易于沉積。同時(shí)，隨著(zhù)原油硫含量的逐步上升，直接影響了裝置汽油的硫含量，汽油的硫含量上升使得E107的腐蝕加劇。
（2）垢下腐蝕
本次E107抽芯后發(fā)現，在管束兩端沉積大量污垢和腐蝕產(chǎn)物，管束被污垢覆蓋，使得該部位管束表面的流動(dòng)和電解質(zhì)的擴散受到極大的限制，加之管束兩端接近管板處底部的流動(dòng)性較差，在此區域易形成流動(dòng)死區，使腐蝕物聚集。管束高壓清洗后發(fā)現，之前管束底部堵孔的兩排管束，腐蝕更嚴重，且腐蝕穿孔部位集中在管束兩端，這也恰恰驗證了管束兩端底部流動(dòng)性差，污垢易在此處沉積這一現象，為管束垢下腐蝕提供了條件。
2.6 其他原因
管束在抽裝過(guò)程中，會(huì )進(jìn)行吊裝，在此過(guò)程中若吊帶擺放位置不恰當或者管束局部受力，也有可能會(huì )導致?lián)Q熱管局部載荷集中導致?lián)Q熱管扭曲變形甚至損壞，特別是大型換熱管束的吊裝過(guò)程中這一方面影響尤甚，所以在該重沸器管束抽裝過(guò)程中，一定要控制管束在吊裝過(guò)程中吊帶的布置、換熱管的防護等，避免對換熱管帶來(lái)?yè)p傷。
三、處理情況無(wú)錫催化裝置
3.1 堵管及預堵管
重沸器在進(jìn)行殼程試壓過(guò)程中發(fā)現2根管束泄漏。見(jiàn)下圖8中標記處?？紤]管束下層5排管束均有腐蝕堵管，對最下層第3、4、5排管束進(jìn)行預防性集中堵管（第1、2排管束之前檢修已預堵孔，本次抽芯發(fā)現此兩排管束已腐蝕透孔），故本次堵管65根，加上此前堵管28根，E107目前共堵管93根，詳見(jiàn)照片，其中管束最下第三排左數第一根、第四排右數第一根為本次試壓泄漏管束。
3.2 外來(lái)油摻煉的控制
本次抽芯檢查發(fā)現重沸器管束污垢較多，是加劇管束腐蝕的原因之一。重沸器的進(jìn)料來(lái)自凝縮油罐，而凝縮油罐進(jìn)料主要有四股，分別是壓縮機富氣、吸收塔來(lái)富吸收油、解吸塔來(lái)解吸氣和粗汽油罐脫液包來(lái)富氣注水。其中富氣和解吸氣為氣相進(jìn)料，帶來(lái)垢相可能性很小，吸收塔吸收油進(jìn)塔前有過(guò)濾器，富吸收油也能排除，因此，帶來(lái)垢相的只有富氣注水。
目前，粗汽油罐頂外來(lái)油數量較多，油相包括外來(lái)壓油、外來(lái)凝縮油等，外來(lái)油品質(zhì)難以監控。下圖為生產(chǎn)波動(dòng)期間，粗汽油罐界控OP值變化圖，圖10中粗汽油罐界控反復因外來(lái)壓油帶水開(kāi)大，最高開(kāi)度至20%（正常含硫污水量16t/h，開(kāi)度僅7%）。大量污水從側面進(jìn)入粗汽油罐，本身含有雜質(zhì)的同時(shí)，不可避免翻騰起罐底污泥，導致富氣注水水質(zhì)惡化，進(jìn)而引起換熱器管束結垢。
操作上采取以下技術(shù)手段來(lái)緩解和避免該情況：
（1）關(guān)注粗汽油罐界控變化，增設OP值報警上限，一旦出現壓油大量帶水情況，及時(shí)聯(lián)系上游裝置進(jìn)行調整，并留富氣注水和凝縮油樣分析，避免對解析塔底重沸器造成不良影響。
（2）關(guān)注外來(lái)油品質(zhì)，擇機在粗汽油罐外來(lái)油注入點(diǎn)前增加一個(gè)過(guò)濾器，避免外來(lái)油污垢直接進(jìn)入粗汽油罐。
（3）平穩凝縮油罐液位、界位，凝縮油罐內污垢有阻垢的沉降時(shí)間，避免經(jīng)凝縮油流程進(jìn)入換熱器。
3.3 解析塔底重沸器低點(diǎn)切水點(diǎn)的優(yōu)化
通過(guò)化驗分析脫乙烷油帶水量337mg/kg，按脫乙烷油量150t/h計，每小時(shí)有50.55kg的水進(jìn)入重沸器，另一方面重沸器油相控制在120℃附近，低于1.3MPa壓力下水的沸點(diǎn)，因此解吸塔底不可避免存在水相。原先的重沸器切水線(xiàn)位置位于管線(xiàn)中部，如下圖11所示，無(wú)法完全切出底部水相，導致部分水帶入重沸器，在換熱器底部形成油水界面，形成H2S-H2O腐蝕環(huán)境，加劇腐蝕發(fā)生。
本次檢修對現場(chǎng)切水進(jìn)行優(yōu)化，將抽出位置改至管線(xiàn)最低點(diǎn)，可以有效的將凝液及時(shí)切出，避免水相集聚，減緩腐蝕。
3.4 運行監控與管束更新
（1）對現堵漏后繼續使用的管束監控運行，著(zhù)重做好并每天的凝結水采樣監控，若發(fā)現內漏，及時(shí)切出處理，避免影響擴大化。
（2）根據現有管束堵管情況，申請對該管束進(jìn)行設備更新，采用抗濕硫化氫腐蝕的09#鋼材質(zhì)管束。
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