重催装置解吸塔底重沸器泄漏分析

化学工程与装备2009年第5hemical Engineering Equipment2009年5重催装置解吸塔底重沸器泄漏分析付强,李慎文(南京金陵石化建筑安装有限公司,江苏南京210033)摘要:对炼油厂重油催化裂化装置解吸塔底重沸器的泄漏进行了分析,简述其泄漏原因及采取的相应措施,并对其结构设计及选材提出进一步建议关键词:重沸器;泄漏:焊接:腐蚀:建议1引言由内浮头密封失效产生的泄漏问题中石化某分公司炼油厂重油催化裂化(Ⅱ催化2.2换热管一管板焊接接头泄漏裂化)装置于199年建成投产,解吸塔底重沸器解吸塔底重沸器更换后的U型管束型号为E304型号为FLB1000245-256。其管程介质为蒸BU1000245-256252,在运过程中多次发生泄漏汽,操作温度为250℃,操作压力为1MPa。壳程导致产品不合格。例如2006年6月和2008年2月检修介质为凝缩油(汽油+液化气),操作温度为101℃,时拆下管箱后戴假法兰环试压试压,均发现换热管操作压力为15MPa.E304于2002年12月整台更换,与管板焊接接头处泄漏,两次焊口开裂宏观形貌分换热管材质为10钢,壳体材质为16MnR。更新上去别如图1、图2所示。经现场观察和分析,主要是的重沸器在近几年的使用过程中经常发生泄漏,为换热管与管板焊接存在质量问题。处理泄漏必须将重沸器连同解吸塔T301停止运行,22.1原因分析将塔吹扫置换合格后才能进行重沸器的试压堵漏。换热管和管板焊接接头处除了受管程和壳程造成了整个重油催化裂化装置降量运行,给生产的压力差外,还受管板变形,管束振动等载荷作用。安、稳、长、满、优带来了负面影响。下面对重沸另外由于角焊接头本身具有应力集中,存在焊接热器的泄漏进行了分析,并提出改进建议。应力,虽有自限性,但管板为密集开孔,焊接时热2解吸塔底重沸器泄漏分析及改进影响大,应力集中点多,微裂纹产生的可能性大21内浮头密封泄漏在运行过程中,承受管壳程压力波动和温度变化及解吸塔底重沸器E304浮头盖密封面较窄,尺管束振动。焊接产生的气孔、夹渣、微裂纹会逐渐寸为993/959,垫片宽为16mm,厚度为3mm。通扩展,造成换热管和管板焊接接头处泄漏常用增强石墨垫片作为密封元件,这种垫片比压力222解决措施较低,垫片压缩量较大,约1-1.5mm。当管程试压(1)制订合理的焊接工艺,避免气孔、夹渣、时,浮头盖法兰密封,垫片在预紧力作用下压缩。微裂纹的产生;但当壳程试压时,浮头盖外表面在试验压力的作用(2)采用先强度焊后贴胀的连接方式下,再次压紧垫片,导致垫片过量压缩,螺栓载荷3)管束采取防振措施,如在U型管弯管段下降,壳程卸压后,由于垫片回弹力有限而使其比设置支承板或条支承。压力不足。当重沸器运行时,介质在重沸器内受热23换热管腐蚀穿孔泄漏发生相变,操作压力产生瞬间波动,垫片压紧力不随着该厂掺炼高含硫原油比例的增加,致使凝断变化,加上管束振动,导致螺栓松动,引起内浮缩油中的硫含量升高,2007年3月E304抽芯检查时头垫片密封实效,重沸器内漏发现空,管的穿孔位于最外中国煤化工针对上述情况,该厂重油催化裂化装置在2005层年将重沸器浮头式管束改为U型管式管束,解决了2.3CNMHG杖强:重催装置解吸塔底重沸器泄漏分析重沸器壳程为一进二出结构,管程蒸汽从上接死区,避免杂质沉淀和HS溶液浓度增大,减缓腐管进入管箱,经过管束后在最下部变成凝结永流蚀环境形成出。凝缩油从下部进入壳体中,加热后从上部分两(2)管束采取镀镍磷等防腐处理路出来,因此壳体的下部就成为温度相对较低的区(3)管束材质升级。可采用抗湿HS腐蚀的域,凝缩油中所含的水分会有部分冷凝在管束外08c2AMo或09cm2 AlMoRE管束部,H2S溶解其中产生腐蚀。同时壳体的两侧区域24壳体腐蚀泄漏也成为部分杂质的死区,特别是靠近管板附近的介2008年4月发现在运的重沸器E304壳体底部西质呈滞流状态,H2S溶解于凝缩油中所含水分形成南侧环焊缝处出现腐蚀穿孔(见图3),开始向外的溶液和杂质在此,发生浓缩,H2S质量浓度增大,滲油。将管束抽出后进入壳体进行检查,用磨光机形成腐蚀环境。长期运行导致管束腐蚀穿孔。将开裂处环焊缝打磨后发现有一些与焊缝相垂直232改进建议的横向裂纹。裂纹有分支,呈阶梯状,其内充满腐(1)改变重沸器壳体结构,沿壳体纵向设置蚀产物。裂纹向一边或两边母材上扩展,有少数裂多个入口管,使流体流动方向发生变化,减少换热纹已穿透,引起壳体泄漏。图焊接接头开裂宏观形貌裂纹穿孔、冖裂纹图3壳体裂纹示意图241原因分析溶液中的H2S通常离解为:该重沸器壳体材质为l6MnR,焊缝焊后未做热H2→H+Hs处理。依据操作环境、裂纹特征,基本确定裂纹是环境中的硫化物应力腐蚀造成的,且稳定系统的闭中国煤化工路循环水洗用水为净化水,水中氣离子浓度作常CNMHG高,一般在400-800PPm,氯离子对硫化物应力腐下转第37页)蚀开裂起促进作用,加快了裂纹的扩展。杨景标:微观结构对煤焦气化反应性的影响气化速率随转化率的变化与RSA随转化率的The effects of pressure on coal reactions during变化相关联,单位RSA的气化速率不随转化率而pulverized coal combustion and gasification.变化,但当转化率高于90%时,单位RSA的气化Progress in Energy and Combustion Science,速率随转化率升高而下降,这归因于煤焦微观炭结002,28:405433构的变化。不同煤焦的气化反应性与其微观结构关[3] Li Xiao-jiang, Li Chun-zhu, Volatilisation and联,煤焦的气化反应性随微晶尺寸的增大而降低catalyticof alkali and alkaline earth但同一煤焦的气化反应性随转化率的变化处于研metallic species during the pyrolys究的起始阶段,需要系统地研究微观结构随转化率ification of Victorian brown coal. Part Vll的变化规律,从而为提高碳的转化率提供理论依Raman spectroscopic study on the changes in据。当煤气化温度比较低时,热解的温度也比较低,char structure during the catalytic gasification in此时主要是停留时间导致煤焦的热失活,但在实际air,2006,85(10-1):15091517的气化炉中,停留时间短,更重要的是无定形炭的[4] Li Xiao-jiang, Li Chun-zhu, Volatilisation and优先气化起主导作用,使炭结构有序化程度提高。catalytic effects of alkali and alkaline earthmetallic species during the pyrolysis and参考文献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页)(5)壳体材料采用复层耐湿H2S应力腐蚀破阴极反应为:2H*+26→2Ha→H2↑裂的复合板。aHab阴极反应析出的氢在晶界、非金属夹杂物分层或带状等缺陷处沉积成分子氢后形成氢鼓泡。由于焊缝焊后未做热处理,焊缝和焊接热影响区残余应[叮杨秀芝.炼油厂塔底重沸器泄漏分析及改造力较大,随着原子氢的不断滲入,诱发阶梯裂纹叮].石油化工设备,2003:(32):56-5724.2解决措施[2]叶志伟,原欣,催化装置脱乙烷塔底重沸器腐(1)对焊缝裂纹打磨后进行补焊,焊后进行蚀原因分析门石油化工设备,2006;(35):局部去处应力退火75-76.(2)控制凝缩油中H含量在10pm以下;[3]中国石油化工设备管理协会设备防腐专业(3)将稳定系统的闭路循环净化水洗改为开组.石油化工装置设备腐蚀与防护手册M]北路循环酸性水洗,降低氣离子浓度。京:中国石化出版社,1996:(4)焊缝和热影响区的硬度控制在HB≤200中国煤化工CNMHG