加氢裂化高换E3401ABC运行分析

加氢裂化高换E3401ABC运行分析

王爱平韩晓飞孙栋齐向前李卫军何晓辉

（中国石油长庆石化公司 陕西咸阳 712000）

摘要：长庆石化分公司加氢裂化装置2006年投产，高换E3401ABC共计检修3次，其中2013年大检修E3401C送外检修，因检修厂家原因未按时完成检修任务，装置高换流程跨接直连后运行，E3401AB未检修；2016年大检修恢复安装E3401C,E3401AB外送兰石重装维修；2019年大检修期间对E3401AB整体更换。

关键字：换热器；紧闭密封环；十字交叉法

1前言

长庆石化分公司1.2Mt/a加氢裂化装置以长庆石蜡基原油馏出蜡油为原料，采用一段串联全循环流程，兼顾一次通过生产乙烯料流程。装置2006年投产，高换E3401ABC共计检修3次，其中2013年大检修E3401C送外检修，因检修厂家原因未按时完成检修任务，装置高换流程跨接直连后运行，E3401AB未检修；2016年大检修恢复安装E3401C,E3401AB外送兰石重装维修；2019年大检修期间对E3401AB整体更换，E3401C未检修。

1.1工艺流程

原料油经加氢进料泵（P3401A，B）升压后与换热后的混合氢混合，再经反应流出物/混合进料换热器（E3401ABC）换热后进入反应进料加热炉（F3401）加热至反应所需温度。加热后的混合进料进入加氢精制反应器（R3401）进行加氢脱硫、脱氮等反应，加氢精制反应流出物再进入加氢裂化反应器（R3402）进行裂化反应。由R3402出来的反应流出物经E3401A，B，C换热至270℃后进入热高压分离器（V3403）。

1.2高换E3401ABC设备设计参数

加氢裂化装置反应流出物/混合进料换热器E3401ABC，属于高/高压螺纹锁紧环式换热器，型号DFU1400-11.76/13.76-696-6/19-2/2，为U型管2管程换热器，直径1400mm，换热面积696m2，设计压力管程11.76MPa，壳程13.76MPa，换热管材质0Cr18Ni10Ti（TP321），规格Φ19×2，换热管数1012根。管箱材质12Cr2Mo锻，通过密封盘、螺纹锁紧环密封，壳体材质12Cr2Mo锻，2006年12月随装置建设开工投产。

2本次高换紧固情况

2020年6月初期，加氢裂化装置柴油硫含量波动。部门经过多次排查，初步认为高换E3401ABC可能发生内漏。经过和生产厂家沟通交流沟通，可以对高换内圈压紧螺栓定力矩紧固，调整垫片与密封面间间隙，达到减少管壳程介质混料效果。

6月17日至18日，部门组织维保单位对高换进行定力矩紧固。螺栓定力矩紧固采用十字交叉法逐件紧固，螺栓的紧固采用2同步力矩压扳手进行紧固。紧固应分三遍进行，每遍的起点应相互错开90°～120°。

第一遍紧固的扭力值1300N.M，紧固起点应与第一遍紧固起点错开90°～120°。

第二遍紧固的扭力值1500N.M，紧固起点应与第一遍相同。

    第三遍紧固的扭力值1800N.M，紧固起点应与第一遍紧固起点错开90°～120°。紧固应按以下顺序进行：64条法兰螺栓定扭矩紧固，从1#螺栓按顺时针方向，采用两同步对边紧固的原则，说明螺栓的紧固顺序。单紧按两同步的顺序进行。

加氢裂化装置高换E3401ABC经过三次紧固及生产操作调整后，柴油硫含量波动情况有所减缓。

3失效原因分析

加氢裂化装置5月份运行稳定，各产品质量合格，5月25日化验分析柴油中硫含量1.34mg/kg，6月1日分析柴油硫含量1.93mg/kg。随后柴油硫含量出现大幅波动，6月17日出现最高值10.7mg/kg。通过分析，可能造成高换内漏的原因主要有以下几个方面：

3.1管束垫片密封失效

   1)高换内部受力不均匀。作用在高换内部的垫片上的力是通过管板施加的，而管板所承受的压紧力来自于螺栓对内合环的作用力。在这种情况下，螺栓的深度就会加大，超出规定范围，造成螺栓受力不均匀，不能很好的形成密封层，导致内漏现象。

2)高换内部受力过大。过大的预紧力很容易使高换内部的垫片发生变型，同时，这种过大的预紧力还会影响垫片的回弹效果，一旦垫片回弹效果失效，在温度和压力波动较大时，垫片就不会起到密封作用，很难回弹到原来状态，导致内漏。

3）密封垫片质量问题造成泄漏。此处的密封垫片一般有石墨金属缠绕垫和石墨金属波齿复合垫两类，其中波齿复合垫又分为单金属骨架和双金属骨架。密封垫片质量问题主要是作为密封材料的石墨有贯通性缺陷，或因单金属波齿骨架结构不规范造成不具有固定石墨和回弹功能。

3.2密封面质量问题造成泄漏。主要是密封槽槽底或管束管板密封面出现贯通性缺陷，其中一侧密封面变形超出垫片补偿能力。

3.3换热管损坏造成内漏。换热管损坏包括换热管母材损坏和换热管与管板连接焊缝损坏。高换换热管为母材TP321不锈钢母材，一般在开工状态不会造成换热管母材腐蚀损坏，通常在停工状态，由于连多硫酸腐蚀引起换热管快速腐蚀损坏。换热管与焊缝原有缺陷均匀腐蚀贯穿泄漏。

3.4管束腐蚀泄漏

根据加氢裂化装置腐蚀回路图显示，高换E3401A/B/C存在高温氢、硫化氢腐蚀。

H2S和H2腐蚀通常发生在加氢装置，高温H2S和H2腐蚀是一种均匀腐蚀的形式。在温度高于260℃时，氢气环境中碳钢或低合金钢等与硫化物反应发生的腐蚀，氢的存在会增加高温硫化物腐蚀的程度。

在氢的促进下可使H2S加速对钢材的腐蚀，其腐蚀产物不像在无氢环境生成物那样致密、附着牢固具有一定保护性。在富氢环境中，原子氢能不断侵入硫化膜造成膜的疏松多孔，原子氢与H2S得以互相扩散渗透，因而H2S的腐蚀就不断进行。在工艺侧表现为厚度均匀损失，并伴有硫化铁的形成。硫化铁大约为损失金属体积的5倍，并可能呈现多层结构，附着于表面的光亮灰色紧密粘附硫化铁往往被误认为未受影响的金属。

(1)原料性质分析

6月份PSA单元停工，装置循环氢纯度下降至87%，造成反应氢分压降低0.12MPa。

自5月份开始原料中硫含量上升，且硫、氮含量波动大。

循环氢纯度下降，反应氢分压降低，原料油中硫含量上升，是否对柴油硫含量造成影响，现无法证实。

(2)分析产品质量情况

分析石脑油、航煤、柴油中硫含量均正常，柴油、尾油中硫含量偏高。

通过装置全面分析，优化调整效果均不明显， 6月18日，对原料油/反应馏出物换热器E3401A/B/C检查运行情况，同时为查找原因，现场使用定力矩紧固螺纹锁紧环换热器内环。紧固完成后对产品质量跟踪监控。紧固后分析柴油中硫含量，仍波动较大。

从加氢裂化E3401A/B/C运行环境来看，可能发生高温H2S和H2腐蚀泄漏。

通过以上分析，由于以上原因可能发生泄漏高换是E3401C，垫片失效泄漏。通过调整高压换热器副线开度，减小原料油与反应流出物压差，克制了介质互窜，柴油中硫含量可控。

4监控与管控措施

定期检查分析柴油硫含量，关注硫含量是否上升，及时调整高换副线开度，减小原料油与反应流出物的压差，减小原料窜入反应生成物。加强内操监盘平稳操作，减少大幅操作波动，关注注水情况，及时调整注水量减少铵盐结晶。控制好反应助剂量缓解腐蚀。利用大检修仔细检查原因为后期运转积累经验。

参考文献：

[1]陈立国,韩崇豹,杭伟亮.加氢裂化装置高压换热器选型分析[J].炼油技术与工程,2021,51(04):35-38+72.

作者简介：王爱平（1977-），男，高级技师；韩晓飞（1983-），男，技师；李卫军（1983-），男，高级技师；孙栋（1985-），男，技师；齐向前（1985-），男，高级技师；何晓辉（1976-），男，技师。