催化裂化裝置氣壓機中間冷卻器內漏原因及處置措施

羅云峰，孫博文，王 楠，石 磊

（中國石油寧夏石化公司，寧夏銀川 750026）

1 氣壓機運行情況

催化裂化裝置是重要的二次加工裝置，在燃料型煉油廠中起著重要的作用，隨著油品升級和轉型，其產品分布發生較大變化[1]，氣壓機處理氣體量不斷增加，這也導致氣壓機中間冷卻器的設計條件與操作參數發生變化，這使得氣壓機中間冷卻器腐蝕問題更加突出。

催化裂化裝置氣壓機中間冷卻器又稱為壓縮機一級出口冷卻器，其主要目的在于降低二段富氣入口溫度，避免富氣經過一級壓縮升溫后在二級入口發生氣體分解，同時，氣壓機中間冷卻器將部分壓縮后的凝液冷卻分離也相應增加了氣壓機二段處理能力（圖1）。

圖1 氣壓機中間冷卻器流程圖

氣壓機中間冷卻器殼程介質為富氣，溫度由94 ℃冷卻至58 ℃，氣壓機進中間冷卻器壓力為0.54 MPa，液化氣收率由設計的14%上漲至19%，氣壓機富氣處理量較正常工況下上漲近15 000 m3/h，H2S 含量由正常工況下的0.49%上漲至0.68%，氣壓機中間冷卻器腐蝕加劇，在裝置運行近900 d 后中間冷卻器發生泄漏，循環水系統濁度、石油類等含量明顯上升。循環回水攜帶大量液態烴進入循環水系統，對循環水系統造成較大的沖擊，在循環水涼水塔冷卻過程中，大量烴類泄漏也造成較大隱患。

2 氣壓機中間冷卻器腐蝕分析

2.1 油氣側腐蝕

催化裂化進料中含有S、N、Cl 等元素，在反應過程中，其生成H2S、NH3、HCl[2]，在進入氣壓機前，通過在線水洗裝置、凈化水會溶解一部分腐蝕介質，但仍有部分H2S、NH3、HCl 隨著富氣進入氣壓機，在通過氣壓機中間冷卻器時，腐蝕介質形成低溫HCl-H2S-H2O 腐蝕、NH4HS 腐蝕、NH4Cl 腐蝕。

HCl-H2S-H2O 腐蝕一般氣相部位腐蝕較輕微，液相部位腐蝕嚴重，尤以氣液兩相轉變部位即“露點”部位最為嚴重。此類腐蝕是由于原油中的鹽水解后生成HCl，在低溫部位遇水蒸汽冷凝生成鹽酸引起，因此不論原油中含硫量及酸值高低，只要含鹽就會引起此類腐蝕。NH4Cl 在液相露點或在NH4Cl 濃度非常高的干點附近腐蝕十分嚴重，NH4Cl 具有吸濕性能，可以從氣態流體中吸收水分造成腐蝕，即使少量的水也會導致十分嚴重的腐蝕。NH4HS 腐蝕主要發生在含有NH3和H2S 的水溶液中，NH4HS 的結晶溫度在27～66 ℃[3]，通常NH4HS 濃度低于2%時腐蝕性較低，隨NH4HS 濃度的升高，腐蝕速率增大，當濃度高于8%時，碳鋼會發生嚴重的腐蝕。流速過高或在湍流區等部位，高濃度的NH4HS 會造成嚴重的沖刷腐蝕，但流速過低會帶來NH4HS 的沉積和垢下腐蝕問題。

2.2 循環水側腐蝕

氣壓機中間冷卻器通過循環水降低富氣側溫度，但循環水系統存在垢下腐蝕。垢下腐蝕是一種特殊的局部腐蝕形態，是由金屬表面沉積物產生的腐蝕，又稱沉積物腐蝕。沉積物有多種形式，主要包括無機鹽結垢、污垢結垢、生物黏泥、物料沉積。垢下腐蝕都以垢下金屬全面腐蝕減薄為主，不同的腐蝕體系可能存在坑蝕、點蝕、晶間腐蝕、應力腐蝕等局部腐蝕。垢下腐蝕在金屬表面產生凹凸不平的腐蝕坑，坑內有疏松的腐蝕產物，有時幾個坑陷連成一片，但腐蝕范圍有大有小，腐蝕深度不一，受重力影響，向上的表面一般腐蝕較重，嚴重時可穿孔。堿性垢下腐蝕在水循環較弱或死角處有大量的黑褐色具有磁性的Fe3O4為主的沉積物存在，酸性垢下腐蝕的沉積物表面有半球狀鼓包。

3 氣壓機中間冷卻器現場處置措施及運行控制

考慮加管道泵對中間冷卻器兩側壓力把控及介質的影響，最終確定將循環回水引出通過分液罐閃蒸脫氣，再送至氣壓機出口冷卻器循環水回水總線上，罐頂可燃氣通過罐頂副線泄至低壓瓦斯系統（圖2）。

圖2 循環水閃蒸脫氣流程

3.1 工藝參數運行控制

內操加強監盤，控制精制分液罐液位在30%～80%，設定低報警值為20%，設定高報警值為85%，精制分液罐液位過高時，及時增大外送量或啟雙泵運行，防止將循環水帶入低壓系統，造成低壓系統帶水。精制分液罐液位過低時，及時減少外送量，防止將油氣帶入循環水系統，造成循環水含油、可燃氣超標。控制精制分液罐壓力在0～0.08 MPa，設定高報警值為0.10 MPa，若壓力過高，及時開大泄壓線泄壓，避免罐超壓或造成中間冷卻器循環水回水困難，氣壓機二段出入口溫度升高引起氣壓機軸溫高聯鎖停機。

3.2 現場巡檢監控

外操人員對中間冷卻器循環水引至精制分液罐流程隨時巡檢監控，防止出現放空、法蘭泄漏等情況，對于現場異常聲響，及時聯系內操處置。精制分液罐內油水分離后罐頂壓力過高時，可調整安全閥副線閥門平穩壓力。隨時監控精制分液罐周邊的可燃氣分析儀，若出現報警及時趕赴現場確認并按相應操作處置。加強對精制分液罐處動火管控，非必要不在此處動火。

3.3 現場應急措施

氣壓機中間冷卻器內漏嚴重沖擊循環水系統，循環水系統可燃氣嚴重超標，立即按照相關方案執行。氣壓機中間冷卻器循環水量過大而精制分液罐底泵抽出量不足時，及時啟雙泵外送，雙泵上量不足可關小或關閉氣壓機中間冷卻器至精制分液罐閥門，稍開或打開氣壓機中間冷卻器循環水回水閥門。現場作業嚴格管控，若裝置出現較大生產波動或介質泄漏，及時停止作業，人員有序撤離現場。

4 氣壓機中間冷卻器處置效果評價

循環回水引至精制分液罐閃蒸脫氣，再將脫氣后循環水就近引入循環水回水總線上，避免循環水中含過量烴類對循環水系統造成沖擊，對循環水進入精制分液罐閃蒸脫氣的效果進行驗證。在投用初期，循環水濁度不高的情況下，精制分液罐閃蒸脫氣效果不佳，但在后期烴類泄漏量增加，精制分液罐閃蒸脫氣起到了一定的作用，但循環水流量較大，循環水在罐內停留時間過短，閃蒸脫氣不充分，效果并不明顯。

循環水中烴類對COD 影響明顯，在初期調整中循環水量大，精制分液罐閃蒸脫氣壓力、流量不穩導致循環水中烴類分離不佳，在操作摸索中逐漸確定合適流量及壓力，循環水中COD 有所下降，但后期中間冷卻器泄漏量增加，循環水中COD 再次上升。

循環水中石油類呈現逐漸增大的趨勢，這表明運行過程中，氣壓機中間冷卻器泄漏量逐漸增加，在四月中旬進精制分液罐閃蒸脫氣的循環水中石油類有了明顯的上漲，出精制分液罐閃蒸脫氣的循環水中石油類與進口有明顯降低，這表明循環水中石油類達到一定濃度，精制分液罐閃蒸脫氣效果會有所提升。循環水中硫化物主要是由泄漏介質帶至循環水系統，在循環水進入精制分液罐閃蒸脫氣后，精制分液罐出口硫化物與進口硫化物變化并不明顯，這是因為泄漏介質帶出的硫化物主要為H2S 與NH4HS，其本身在循環水中有較大的溶解飽和度，一般無法在低溫狀態下完成閃蒸脫氣。

5 結語

在循環水量及精制分液罐壓力平穩的情況下，中間冷卻器泄漏量不大時，泄漏烴類在精制分液罐中閃蒸脫氣效果并不明顯，在中間冷卻器泄漏量大時，泄漏烴類在精制分液罐脫氣效果提升，精制分液罐進出口循環水中石油類和濁度有明顯的下降。