制苯装置高通量换热器内漏分析与对策

制苯装置高通量换热器内漏分析与对策

刘飞

浙江省宁波市镇海区中金石化有限公司设备部  浙江  宁波  315000

1、引言

芳烃部制苯装置（原）高通量换热器共使用9台，分别位于苯塔、甲苯塔重沸器、1#二甲苯塔蒸汽发生器、重芳烃塔蒸汽发生器、歧化汽提塔重沸器以及重整油分馏塔重沸器。具体位置如下所示。

各换热器所处流程位置极为重要，一旦泄漏将影响产品质量，严重者将影响装置正常运行。举例说明如下：

E2305AB内漏将使得管程3.5Mpa蒸汽热源窜入甲苯塔，使得C7带水，从而影响歧化进料，威胁歧化催化剂寿命；

E2405AB内漏将使得壳程1.5Mpa发汽蒸汽窜入管程，使得C8带水，从而影响二甲苯进料，威胁后续吸附催化剂寿命；

E2406内漏将使得壳程0.55Mpa发汽蒸汽窜入管程，使得C9带水，从而影响歧化进料，威胁歧化催化剂寿命；

2、高通量换热器泄漏检修过程

2.1、E2406泄漏检修过程

开工过程中发现重芳烃塔顶C9水含量居高不下，一直稳定在260ppm左右，经过排查确认塔顶蒸汽发生器E2406内漏引起，后换热器检修试压中发现高通量管与管板焊缝存在渗漏，高通量管内部存在渗漏。检修中将焊缝渗漏处进行补焊处理，对管内渗漏处进行堵管处理。具体见下图所示：

高通量管与管板焊缝泄漏图

焊缝补焊以及堵管图

2.2、E2405AB内漏检修过程

开工初期二甲苯塔顶水含量均合格，5天后，12月4日开始出现了水含量上升问题，二甲苯塔顶C8水含量自12月6日起开始有上升趋势，并稳定在160ppm左右，经过排查确认E2405A/B内漏，其中E2405A经过抢修后水含量低于50ppm。检修中发现E2405A高通量管与管板焊缝存在渗漏，高通量管内部存在渗漏。E2405B高通量管两根疑似渗漏。

2.3、E2305A内漏检修过程

在2018年1月苯塔和甲苯塔消缺开工过程中发现E2305A存在内漏，在之前运行过程中，此台换热器运行正常，供给歧化的C7水含量也满足生产要求，所以判定此次泄漏主要是在本次消缺开停过程中发生的。之后换热器解体检修中发现换热器管板与换热管焊缝存在漏点，在壳程上水未打压即有水流出。检修后将泄漏部位进行补焊，对疑似内漏管束进行堵漏。具体如下图所示。

2.4、综上述，换热器堵管以及泄漏类型汇总如下表所示;

3、泄漏原因分析

3.1、根据泄漏部位共性分析：

3.1.1、由上图所示，泄漏部位出现在管子与管板焊缝处的热影响区以及高通量管本身。通过泄漏所在部位可以推断如下几点原因：

3.1.2、管板与换热管焊缝焊接质量以及热处理质量不理想，技术要求中的管板与换热管口两遍强度焊焊缝的起始点要相隔180°的要求，其执行情况在实际制造过程中无控制文件。

3.1.3、焊缝处泄漏，说明换热管内部贴胀这道密封防线形同虚设。从当前已经确认的焊缝泄漏频率来看，换热管贴胀的质量相当不理想。

3.1.4、换热器大型化之后，相应的管板厚度也大幅度的增加，管板处焊缝、换热管、管板的热胀冷缩程度相差较大，热应力相比小口径、薄管板换热器来说大很多，从开停工过程中管板各部位的温度变化即可印证此结论。

3.2、根据泄漏高通量换热器共性分析

3.2.1通过列表对比分析得出结论：

泄漏换热器主要有以下几个特点：U型管换热器、安装形式为卧式、管壁壁厚为2mm、换热管为外烧结高通量管。根据如上结论可以推断如下原因：

3.2.2、国产2mm的外部烧结高通量U型管的制造质量有待考验，U型换热管在烧结和弯管过程中的制造工艺有待提高。

3.2.3、对于直径超过Φ1800mm的高通量换热器，安装形式采用立装固定管板式更优。

4、对策措施

中金石化芳烃联合装置共配备无锡化装高通量换热器20台，所在位置均在流程重要节点。根据当前高通量泄漏情况，结合上述论述分析，特提出如下对策和建议：

4.1、高通量换热器在使用过程中，要注意升温速度，避免骤冷骤热；

4.2、换热管在管板处的胀管质量要保证，换热管与管板密封焊质量要保证处理质量，特别是对于Cr5Mo等特殊材质的焊接更加要保证热处理的要求；

4.3、建议增加高通量管管壁壁厚，避免换热管在烧结过程中对管子损伤致使换热管存在微裂纹导致微渗漏，另外避免对高通量管进行弯管处理；

4.4、换热器检修过程中，对于大口径换热器管束尽量不要抽芯，避免在抽芯过程中将管板和换热管焊缝拉开，从设计的角度也建议对于大口径高通量换热器采取立装固定管板式；

4.5、国产高通量换热器的应用还处于起步阶段，在使用过程中建议使用进口高通量换热器，或者使用进口高通量管，严格按照UOP对高通量换热器的制造要求进行制造。全国产高通量换热器在使用中建议安排在不重要流程上，并且在管道设计上增加切断阀门，安排备用换热器，有问题也可以及时切出，不至于对装置有重大影响。

4.6、鉴于当前该批次高通量换热器存在的问题。建议对于涉及到关键产品质量节点流程的高通量换热器，近期考虑备用高质量管束，伺机更换；长远考虑在设计上调整流程，增加切断阀和备用换热器，彻底解决泄漏问题对产品所带来的影响。