柴油加氢装置循环氢水冷器管束泄漏原因及对策

雷锡峰，王东锋，焦敬雯，高 飞

（中国石油广西石化分公司，广西 钦州 535000）

循环氢水冷器是柴油加氢装置里重要组成设备之一。某石油炼化公司240万t•a-1柴油加氢装置的循环氢水冷器管束多次出现泄漏，导致装置停工，给公司的平稳生产造成了很大影响。

柴油加氢精制工艺是对催化柴油和直馏柴油进行加氢精制，以改善产品质量，装置对原料中的硫含量变化具有一定的适应能力。本装置的循环氢水冷器，主要是高分气冷却后进入循环氢压缩机（K102），进行氢气循环。

1 循环氢水冷器的泄漏情况

循环氢水冷器E107A/B的2台管束2016年12月安装，材质是15CrMo，2017年1月装置开工投产。装置投产运行8个月后，在E107的循环水导淋检测出氢气和硫化氢，判断为E107管束出现泄漏。装置停工，拆开E107A/B管箱后，发现E107B水侧的管板有厚厚的结垢物，大部分管束被杂物堵住，E107A的管板较干净。此次共处理泄漏管子4处，处理E107B 的3根泄漏较大的管束及1处管口砂眼，全部进行了封堵,并根据水冷器的失效原因，采取相应的措施进行了处理。

2 取样分析及结果

泄漏的循环氢水冷器E107A/B采用的是串联方式。水冷器管程介质是来自动力部循环水车间的循环水，流速1.3m•s-1,设计入口温度34℃，出口温度44℃，运行压力450kPa；壳程介质为循环氢，材质为15CrMo，入口温度54℃，出口温度40℃，压力6.9MPa。

对管束的腐蚀位置采样，对腐蚀生成物进行分析。电子显微镜下腐蚀生成物形貌如图1所示。图2为管束生成垢物的成分能谱分析图，表1是检测元素的分析结果。从表1可以看出，管束内垢物主要含有 Fe、O、S 等，还含有微量的 C、Al、Cr、Cu等，其中C元素主要来源应为有机物质。在进行能谱分析确定相应的元素后，采用X射线衍射分析来确定具体的物质构成，结果见图3。与标准谱图进行对比后可知，腐蚀产物主要是晶体物质FeSO4•4H2O。

图1 电子显微镜下生成物形貌

图2 能谱检测分析图

表1 腐蚀产物成分的能谱分析结果

图3 X射线衍射分析结果

3 泄漏原因分析

1）将循环氢水冷器E107A/B的2台管束抽出来进行管束测厚，管束厚度为2.2～2.5mm，不存在均匀腐蚀减薄。

2）从检修过程看，E107A管束不漏，E107B管束泄漏，2台管束都不存在均匀腐蚀减薄。拆开管束后发现，E107B的水侧堵塞严重，管板上存在大量的结垢沉积物，干燥后形成黄泥状物质。日常运行中，压力低、流速慢的高浊度循环水流经管道时，黏泥发生沉积，管束里面的防腐涂层鼓包破裂后会形成点蚀。若泄漏的介质是硫化氢、油等，会在管板上形成大量的FeSO4•4H2O晶体，导致管束腐蚀加剧及堵塞，使得设备不能长周期运行，影响生产，从而造成经济损失。

3）循环水厂的循环水水质太差，携带的垢物、杂质太多，则会在管束内堆积，形成垢下腐蚀，导致循环氢水冷器E107B泄漏。

4 应对措施及建议

根据以上失效原因，提出以下应对措施：

1）循环水厂应提高循环水的压力及质量，力求达到循环氢水冷器所设计的水质标准及流速。大检修期间，彻底改造了循环水管网的分布，对循环水管网重新进行了优化和彻底的清洗，提高了循环水的压力、流速及质量。

2）循环氢水冷器E107管束内的防腐涂层可以有效解决管束的防腐问题。选择可靠的防腐材料涂层，并加强防腐的施工质量，可最大程度地延长管束使用寿命。

3）增加管束阳极保护棒。在循环水温度相同、阳极量相同的条件下，通过消耗阳极保护，补救因防腐涂层局部破坏导致的涂层破坏，解决腐蚀“热点”，实现防腐涂层和消耗阳极保护的双层保护。

通过以上3点措施，该冷水器的运行效率和防腐蚀状况得到明显的改善。