石蜡加氢装置冷却系统改造的应用总结
摘要：石蜡加氢装置利用软化水闭路循环代替循环水给冷却器冷却，解决换热器管束容易腐蚀、泄漏周期过快的问题。
关键词：石蜡加氢；换热器；软化水
大庆炼化公司润滑油厂蜡加氢装置，于 1998 年 9 月建成投产，生产至2006年9月，热高分气冷却器管束频繁发生泄漏，更换周期为9个月，开停工、更换费用高，同时存在氢气窜入循环水系统的重大安全隐患，经过考察后蜡加氢装置对冷却系统进行改造，取得效果明显。
一、热高分气冷却器的基本参数
1.参数条件
设备位号：E－9003、介质：管程H2 烃 H2S（壳程循环水）、材质：管 0Ct-18 Ni-10Ti(壳 16MR)、设计温度：管 220（ 壳60）℃、操作温度：管 160~200（壳 60）℃、设计压力：管 8.5（壳2.45）MPa、操作压力：管7.6~7.（8 壳0.4）MPa。
2.热高分气冷却器（E-9003）的结构形式（图1）二、热高分气冷却器管束腐蚀原因分析
1.热高分气冷却器管束工作流程及操作方式
管束内的介质是由热高压分离罐分离出来的循环氢气、硫化氢等气体，温度在160~170℃左右，压力在7.2MPa，经过壳程内循环水冷却后，循环氢气体温度降至60~80℃左右，再经过冷高分罐（D-9003）进行分离后，进入循环氢罐（D-9005），进入循环压缩机。在正常生产过程中，因管束内壁挂蜡，阻塞管束，使循环氢不能及时冷却下来。此时，关闭热高分冷却器（E-9003）管程循环水阀门，使管程循环氢温度上升，将管程内壁上的蜡逐渐熔化，并携带至冷高分罐（D-9003）中，之后再恢复循环水流程。
这种操作方法，在初期每天一次，末期每天三次以上，操作过程为20~40分钟，循环氢温度保持3~4个小时，这种操作方法，不但劳动强度大，操作精度无法掌握，而且不利于安全生产。
2.热高分气冷却器管束腐蚀原因：类气蚀损伤
在进行化蜡操作过程中，因不能精确控制温度，管束外壁实际温度与高分罐温度最终一致，达到160~170℃，超过该环境的水的沸点温度，使循环水在很短的时间内急剧沸腾汽化。汽化形成大量气泡发生爆裂，对冷却器管束外表面形成冲击，该过程持续20~40分钟。该类气蚀现象直接对金属表面造成物理伤害，结果形成大小各异的冲击损伤。
3.热高分气冷却器管束腐蚀原因：电化学腐蚀
该冷却器管束外表面存在缺陷，再加上机械腐蚀，采用循环水作为冷却水，存在不足之处。循环水中含有杂质多，水质差，水中的溶解盐易沉积在管束外表面上有缺陷的部位。厂内循环水中含有大量、种类繁多的盐类悬浮物、从管束浮头泄漏出的有机物等，逐渐形成污垢层，导致管束外表面铁的阳离子溶解速度加快。
因管束表面粗糙、防腐层破损等缺陷, 再加上化蜡操作造成的高温等原因, 水中的难溶解盐易于沉积在管束表面有缺陷的地方, 形成初期结晶坯。水中所含其它难溶盐类、悬浮物及从浮头泄漏出的有机物等, 就以这种结晶坯为中心聚合, 逐渐积累形成污垢层。由于管外壁表面的积垢层不连续、不牢固且不均匀，同时一些部位存在裂缝和间隙, 积垢层与管束表面之间的空间与外区形成电化学区域, 发生垢下腐蚀,该空间内发生铁的溶解，空间外发生氧化还原反应：
Fe→Fe2++2e
空间外发生氧化还原反应：
O2+2H2O+4e→4OH-
随着空间外氧还原反应的不断进行和空间内氧的不断消耗, 管束中的铁离子溶解速率加大。在点解、酸化作用下, 铁的离子溶解加速进行，最终发生泄漏。
三、处理方法
经过上述分析，改变冷却器冷却水问题，应是解决热高分冷却器管束泄漏的最优方法。采用软化水冷却来替代循环水冷却。根据实际需要，将4台位置相邻的冷却器和高速泵自冲洗冷却器、自循环真空泵用水均改造为软化水闭路循环冷却。
1.主要设备材料
（1）泵2台
型号：ZAⅢ100-250C 扬程：59m 流量：250m3/h 设计温度：65℃ 45KW操作温度：60℃ 原动机：YB225M-2 功率（2）软化水罐1台
材质：Q235B 设计温度：60℃ 直径 X 高度：Ф2000X9783X8 容积：25.81设计压力：常压a
（3）换热器一台
设备位号：E －9011、介质：管程循环水（壳程软化水）、材质：
管20#(壳16MR)、设计温度：管200（壳200）℃、操作温度：管40（壳 60）℃、设计压力：管 1.6（壳 1.6）MPa、操作压力：管 0.4（壳0.3）MPa。
2.工艺流程图（图2）
3.工艺参数控制
（1）闭路软化水温度为重要控制指标，经长时间摸索，软化水温度应控制在48~52℃之间；
（2）循环水流量由38~42 t/h，降至26~30 t/h；（3）装置出现停电等突发事故，在启动高速泵前，要先启动软化水泵；
（4）冬季生产重点巡检软化水系统。
结论
1.在循环水改软化水冷却项目投用以来，热高压冷却器E-9003没有发生过管束泄漏事故,各冷却器的管、壳程入口、出口温度都在指标范围内；
2.软化水闭路循环使用，装置综合能耗没有明显增加，循环水使用量降低，降低了装置循环水单耗。
3.使用软化水作为冷却介质，软化水罐温度控制在48~52℃之间，各冷却器出口温度更稳定，彻底解决了热高压冷却器挂蜡现象，换热器再未发生泄漏事故，实际效果明显。
参 考 文 献： 石 蜡 加 氢 水 冷 器 腐 蚀 原 因 及 解 决 方 法[1] 赵 忠 献
1998.8.15.
作者简介：
樊敏超 毕业于大庆石油学院化学工程专业，现任大庆炼化公司润滑油厂蜡加氢车间工艺工程师，从事多年加氢装置生产。
