化學(xué)工程與裝備2009年第5hemical Engineering Equipment2009年5重催裝置解吸塔底重沸器泄漏分析付強(qiáng),李慎文(南京金陵石化建筑安裝有限公司,江蘇南京210033)摘要:對煉油廠重油催化裂化裝置解吸塔底重沸器的泄漏進(jìn)行了分析,簡述其泄漏原因及采取的相應(yīng)措施,并對其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及選材提出進(jìn)一步建議關(guān)鍵詞:重沸器;泄漏:焊接:腐蝕:建議1引言由內(nèi)浮頭密封失效產(chǎn)生的泄漏問題中石化某分公司煉油廠重油催化裂化(Ⅱ催化2.2換熱管一管板焊接接頭泄漏裂化)裝置于199年建成投產(chǎn),解吸塔底重沸器解吸塔底重沸器更換后的U型管束型號(hào)為E304型號(hào)為FLB1000245-256。其管程介質(zhì)為蒸BU1000245-256252,在運(yùn)過程中多次發(fā)生泄漏汽,操作溫度為250℃,操作壓力為1MPa。殼程導(dǎo)致產(chǎn)品不合格。例如2006年6月和2008年2月檢修介質(zhì)為凝縮油(汽油+液化氣),操作溫度為101℃,時(shí)拆下管箱后戴假法蘭環(huán)試壓試壓,均發(fā)現(xiàn)換熱管操作壓力為15MPa.E304于2002年12月整臺(tái)更換,與管板焊接接頭處泄漏,兩次焊口開裂宏觀形貌分換熱管材質(zhì)為10鋼,殼體材質(zhì)為16MnR。更新上去別如圖1、圖2所示。經(jīng)現(xiàn)場觀察和分析,主要是的重沸器在近幾年的使用過程中經(jīng)常發(fā)生泄漏,為換熱管與管板焊接存在質(zhì)量問題。處理泄漏必須將重沸器連同解吸塔T301停止運(yùn)行,22.1原因分析將塔吹掃置換合格后才能進(jìn)行重沸器的試壓堵漏。換熱管和管板焊接接頭處除了受管程和殼程造成了整個(gè)重油催化裂化裝置降量運(yùn)行,給生產(chǎn)的壓力差外,還受管板變形,管束振動(dòng)等載荷作用。安、穩(wěn)、長、滿、優(yōu)帶來了負(fù)面影響。下面對重沸另外由于角焊接頭本身具有應(yīng)力集中,存在焊接熱器的泄漏進(jìn)行了分析,并提出改進(jìn)建議。應(yīng)力,雖有自限性,但管板為密集開孔,焊接時(shí)熱2解吸塔底重沸器泄漏分析及改進(jìn)影響大,應(yīng)力集中點(diǎn)多,微裂紋產(chǎn)生的可能性大21內(nèi)浮頭密封泄漏在運(yùn)行過程中,承受管殼程壓力波動(dòng)和溫度變化及解吸塔底重沸器E304浮頭蓋密封面較窄,尺管束振動(dòng)。焊接產(chǎn)生的氣孔、夾渣、微裂紋會(huì)逐漸寸為993/959,墊片寬為16mm,厚度為3mm。通擴(kuò)展,造成換熱管和管板焊接接頭處泄漏常用增強(qiáng)石墨墊片作為密封元件,這種墊片比壓力222解決措施較低,墊片壓縮量較大,約1-1.5mm。當(dāng)管程試壓(1)制訂合理的焊接工藝,避免氣孔、夾渣、時(shí),浮頭蓋法蘭密封,墊片在預(yù)緊力作用下壓縮。微裂紋的產(chǎn)生;但當(dāng)殼程試壓時(shí),浮頭蓋外表面在試驗(yàn)壓力的作用(2)采用先強(qiáng)度焊后貼脹的連接方式下,再次壓緊墊片,導(dǎo)致墊片過量壓縮,螺栓載荷3)管束采取防振措施,如在U型管彎管段下降,殼程卸壓后,由于墊片回彈力有限而使其比設(shè)置支承板或條支承。壓力不足。當(dāng)重沸器運(yùn)行時(shí),介質(zhì)在重沸器內(nèi)受熱23換熱管腐蝕穿孔泄漏發(fā)生相變,操作壓力產(chǎn)生瞬間波動(dòng),墊片壓緊力不隨著該廠摻煉高含硫原油比例的增加,致使凝斷變化,加上管束振動(dòng),導(dǎo)致螺栓松動(dòng),引起內(nèi)浮縮油中的硫含量升高,2007年3月E304抽芯檢查時(shí)頭墊片密封實(shí)效,重沸器內(nèi)漏發(fā)現(xiàn)空,管的穿孔位于最外中國煤化工針對上述情況,該廠重油催化裂化裝置在2005層年將重沸器浮頭式管束改為U型管式管束,解決了2.3CNMHG杖強(qiáng):重催裝置解吸塔底重沸器泄漏分析重沸器殼程為一進(jìn)二出結(jié)構(gòu),管程蒸汽從上接死區(qū),避免雜質(zhì)沉淀和HS溶液濃度增大,減緩腐管進(jìn)入管箱,經(jīng)過管束后在最下部變成凝結(jié)永流蝕環(huán)境形成出。凝縮油從下部進(jìn)入殼體中,加熱后從上部分兩(2)管束采取鍍鎳磷等防腐處理路出來,因此殼體的下部就成為溫度相對較低的區(qū)(3)管束材質(zhì)升級(jí)?？刹捎每?jié)馠S腐蝕的域,凝縮油中所含的水分會(huì)有部分冷凝在管束外08c2AMo或09cm2 AlMoRE管束部,H2S溶解其中產(chǎn)生腐蝕。同時(shí)殼體的兩側(cè)區(qū)域24殼體腐蝕泄漏也成為部分雜質(zhì)的死區(qū),特別是靠近管板附近的介2008年4月發(fā)現(xiàn)在運(yùn)的重沸器E304殼體底部西質(zhì)呈滯流狀態(tài),H2S溶解于凝縮油中所含水分形成南側(cè)環(huán)焊縫處出現(xiàn)腐蝕穿孔(見圖3),開始向外的溶液和雜質(zhì)在此,發(fā)生濃縮,H2S質(zhì)量濃度增大,滲油。將管束抽出后進(jìn)入殼體進(jìn)行檢查,用磨光機(jī)形成腐蝕環(huán)境。長期運(yùn)行導(dǎo)致管束腐蝕穿孔。將開裂處環(huán)焊縫打磨后發(fā)現(xiàn)有一些與焊縫相垂直232改進(jìn)建議的橫向裂紋。裂紋有分支,呈階梯狀,其內(nèi)充滿腐(1)改變重沸器殼體結(jié)構(gòu),沿殼體縱向設(shè)置蝕產(chǎn)物。裂紋向一邊或兩邊母材上擴(kuò)展,有少數(shù)裂多個(gè)入口管,使流體流動(dòng)方向發(fā)生變化,減少換熱紋已穿透,引起殼體泄漏。圖焊接接頭開裂宏觀形貌裂紋穿孔、冖裂紋圖3殼體裂紋示意圖241原因分析溶液中的H2S通常離解為:該重沸器殼體材質(zhì)為l6MnR,焊縫焊后未做熱H2→H+Hs處理。依據(jù)操作環(huán)境、裂紋特征,基本確定裂紋是環(huán)境中的硫化物應(yīng)力腐蝕造成的,且穩(wěn)定系統(tǒng)的閉中國煤化工路循環(huán)水洗用水為凈化水,水中氣離子濃度作常CNMHG高,一般在400-800PPm,氯離子對硫化物應(yīng)力腐下轉(zhuǎn)第37頁)蝕開裂起促進(jìn)作用,加快了裂紋的擴(kuò)展。楊景標(biāo):微觀結(jié)構(gòu)對煤焦氣化反應(yīng)性的影響氣化速率隨轉(zhuǎn)化率的變化與RSA隨轉(zhuǎn)化率的The effects of pressure on coal reactions during變化相關(guān)聯(lián),單位RSA的氣化速率不隨轉(zhuǎn)化率而pulverized coal combustion and gasification.變化,但當(dāng)轉(zhuǎn)化率高于90%時(shí),單位RSA的氣化Progress in Energy and Combustion Science,速率隨轉(zhuǎn)化率升高而下降,這歸因于煤焦微觀炭結(jié)002,28:405433構(gòu)的變化。不同煤焦的氣化反應(yīng)性與其微觀結(jié)構(gòu)關(guān)[3] Li Xiao-jiang, Li Chun-zhu, Volatilisation and聯(lián),煤焦的氣化反應(yīng)性隨微晶尺寸的增大而降低catalyticof alkali and alkaline earth但同一煤焦的氣化反應(yīng)性隨轉(zhuǎn)化率的變化處于研metallic species during the pyrolys究的起始階段,需要系統(tǒng)地研究微觀結(jié)構(gòu)隨轉(zhuǎn)化率ification of Victorian brown coal. Part Vll的變化規(guī)律,從而為提高碳的轉(zhuǎn)化率提供理論依Raman spectroscopic study on the changes in據(jù)。當(dāng)煤氣化溫度比較低時(shí),熱解的溫度也比較低,char structure during the catalytic gasification in此時(shí)主要是停留時(shí)間導(dǎo)致煤焦的熱失活,但在實(shí)際air,2006,85(10-1):15091517的氣化爐中,停留時(shí)間短,更重要的是無定形炭的[4] Li Xiao-jiang, Li Chun-zhu, Volatilisation and優(yōu)先氣化起主導(dǎo)作用,使炭結(jié)構(gòu)有序化程度提高。catalytic effects of alkali and alkaline earthmetallic species during the pyrolysis and參考文獻(xiàn)gasification of victorian brown coal. Part VICatalysis and changes in char structure during[1] Sekine Y, Ishikawa K, Kikuchi E, et al,gasification in steam,2006,85(10-11):1518-1525Reactivity and structural change of coal char [5] Fushimi C. Goto M Tsutsumi A et al, Steamduring steam gasification, Fuel, 200gasification characteristics of coal with rapid85:122126heating, J. Anal. Appl. Pyrolysis, 2003[2]Wall T F, Liu G S, Wu H W, Roberts d G,et al70:185-19上接第79頁)(5)殼體材料采用復(fù)層耐濕H2S應(yīng)力腐蝕破陰極反應(yīng)為:2H*+26→2Ha→H2↑裂的復(fù)合板。aHab陰極反應(yīng)析出的氫在晶界、非金屬夾雜物分層或帶狀等缺陷處沉積成分子氫后形成氫鼓泡。由于焊縫焊后未做熱處理,焊縫和焊接熱影響區(qū)殘余應(yīng)[叮楊秀芝.煉油廠塔底重沸器泄漏分析及改造力較大,隨著原子氫的不斷滲入,誘發(fā)階梯裂紋叮].石油化工設(shè)備,2003:(32):56-5724.2解決措施[2]葉志偉,原欣,催化裝置脫乙烷塔底重沸器腐(1)對焊縫裂紋打磨后進(jìn)行補(bǔ)焊,焊后進(jìn)行蝕原因分析門石油化工設(shè)備,2006;(35):局部去處應(yīng)力退火75-76.(2)控制凝縮油中H含量在10pm以下;[3]中國石油化工設(shè)備管理協(xié)會(huì)設(shè)備防腐專業(yè)(3)將穩(wěn)定系統(tǒng)的閉路循環(huán)凈化水洗改為開組.石油化工裝置設(shè)備腐蝕與防護(hù)手冊M]北路循環(huán)酸性水洗,降低氣離子濃度。京:中國石化出版社,1996:(4)焊縫和熱影響區(qū)的硬度控制在HB≤200中國煤化工CNMHG