化學工程與裝備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,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行了分析,簡述其泄漏原因及采取的相應措施,并對其結構設計及選材提出進一步建議關鍵詞:重沸器;泄漏:焊接:腐蝕:建議1引言由內浮頭密封失效產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,解吸塔底重沸器解吸塔底重沸器更換后的U型管束型號為E304型號為FLB1000245-256。其管程介質為蒸BU1000245-256252,在運過程中多次發(fā)生泄漏汽,操作溫度為250℃,操作壓力為1MPa。殼程導致產品不合格。例如2006年6月和2008年2月檢修介質為凝縮油(汽油+液化氣),操作溫度為101℃,時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為10鋼,殼體材質為16MnR。更新上去別如圖1、圖2所示。經現(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常發(fā)生泄漏,為換熱管與管板焊接存在質量問題。處理泄漏必須將重沸器連同解吸塔T301停止運行,22.1原因分析將塔吹掃置換合格后才能進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重油催化裂化裝置降量運行,給生產的壓力差外,還受管板變形,管束振動等載荷作用。安、穩(wěn)、長、滿、優(yōu)帶來了負面影響。下面對重沸另外由于角焊接頭本身具有應力集中,存在焊接熱器的泄漏進行了分析,并提出改進建議。應力,雖有自限性,但管板為密集開孔,焊接時熱2解吸塔底重沸器泄漏分析及改進影響大,應力集中點多,微裂紋產生的可能性大21內浮頭密封泄漏在運行過程中,承受管殼程壓力波動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。焊接產生的氣孔、夾渣、微裂紋會逐漸寸為993/959,墊片寬為16mm,厚度為3mm。通擴展,造成換熱管和管板焊接接頭處泄漏常用增強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。當管程試壓(1)制訂合理的焊接工藝,避免氣孔、夾渣、時,浮頭蓋法蘭密封,墊片在預緊力作用下壓縮。微裂紋的產生;但當殼程試壓時,浮頭蓋外表面在試驗壓力的作用(2)采用先強度焊后貼脹的連接方式下,再次壓緊墊片,導致墊片過量壓縮,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置支承板或條支承。壓力不足。當重沸器運行時,介質在重沸器內受熱23換熱管腐蝕穿孔泄漏發(fā)生相變,操作壓力產生瞬間波動,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,導致螺栓松動,引起內浮縮油中的硫含量升高,2007年3月E304抽芯檢查時頭墊片密封實效,重沸器內漏發(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:重催裝置解吸塔底重沸器泄漏分析重沸器殼程為一進二出結構,管程蒸汽從上接死區(qū),避免雜質沉淀和HS溶液濃度增大,減緩腐管進入管箱,經過管束后在最下部變成凝結永流蝕環(huán)境形成出。凝縮油從下部進入殼體中,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)管束材質升級?？刹捎每?jié)馠S腐蝕的域,凝縮油中所含的水分會有部分冷凝在管束外08c2AMo或09cm2 AlMoRE管束部,H2S溶解其中產生腐蝕。同時殼體的兩側區(qū)域24殼體腐蝕泄漏也成為部分雜質的死區(qū),特別是靠近管板附近的介2008年4月發(fā)現(xiàn)在運的重沸器E304殼體底部西質呈滯流狀態(tài),H2S溶解于凝縮油中所含水分形成南側環(huán)焊縫處出現(xiàn)腐蝕穿孔(見圖3),開始向外的溶液和雜質在此,發(fā)生濃縮,H2S質量濃度增大,滲油。將管束抽出后進入殼體進行檢查,用磨光機形成腐蝕環(huán)境。長期運行導致管束腐蝕穿孔。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改進建議的橫向裂紋。裂紋有分支,呈階梯狀,其內充滿腐(1)改變重沸器殼體結構,沿殼體縱向設置蝕產物。裂紋向一邊或兩邊母材上擴展,有少數裂多個入口管,使流體流動方向發(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:該重沸器殼體材質為l6MnR,焊縫焊后未做熱H2→H+Hs處理。依據操作環(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,氯離子對硫化物應力腐下轉第37頁)蝕開裂起促進作用,加快了裂紋的擴展。楊景標:微觀結構對煤焦氣化反應性的影響氣化速率隨轉化率的變化與RSA隨轉化率的The effects of pressure on coal reactions during變化相關聯(lián),單位RSA的氣化速率不隨轉化率而pulverized coal combustion and gasification.變化,但當轉化率高于90%時,單位RSA的氣化Progress in Energy and Combustion Science,速率隨轉化率升高而下降,這歸因于煤焦微觀炭結002,28:405433構的變化。不同煤焦的氣化反應性與其微觀結構關[3] Li Xiao-jiang, Li Chun-zhu, Volatilisation and聯(lián),煤焦的氣化反應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性隨轉化率的變化處于研metallic species during the pyrolys究的起始階段,需要系統(tǒng)地研究微觀結構隨轉化率ification of Victorian brown coal. Part Vll的變化規(guī)律,從而為提高碳的轉化率提供理論依Raman spectroscopic study on the changes in據。當煤氣化溫度比較低時,熱解的溫度也比較低,char structure during the catalytic gasification in此時主要是停留時間導致煤焦的熱失活,但在實際air,2006,85(10-1):15091517的氣化爐中,停留時間短,更重要的是無定形炭的[4] Li Xiao-jiang, Li Chun-zhu, Volatilisation and優(yōu)先氣化起主導作用,使炭結構有序化程度提高。catalytic effects of alkali and alkaline earthmetallic species during the pyrolysis and參考文獻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)殼體材料采用復層耐濕H2S應力腐蝕破陰極反應為:2H*+26→2Ha→H2↑裂的復合板。aHab陰極反應析出的氫在晶界、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[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行補焊,焊后進行蝕原因分析門石油化工設備,2006;(35):局部去處應力退火75-76.(2)控制凝縮油中H含量在10pm以下;[3]中國石油化工設備管理協(xié)會設備防腐專業(yè)(3)將穩(wěn)定系統(tǒng)的閉路循環(huán)凈化水洗改為開組.石油化工裝置設備腐蝕與防護手冊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