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催化装置解吸塔重沸器内漏原因分析
一、故障经过
2019年05月22日，某催化装置解吸塔重沸器后凝结水罐液位低液位报警，凝结水采样带油，判断为该重沸器内漏，立刻将重沸器切出消缺。
经试压堵漏发现重沸器内漏原因为底部两根管束腐蚀穿孔，清洗、堵管后回装、投用，装置操作恢复正常。
二、原因分析
2.1 基本情况
解吸塔底重沸器，型号：TBJS1300-2.5-465-6 / 25-4；介质（管/壳程）：蒸汽/脱乙烷汽油；温度℃（管/壳程）：182 / 147；压力MPa（管/壳程）：1 / 1.35。壳体材质为A3R，管束材质为09Cr2AlMoRe钢，相关工艺流程图见下图1，因在壳程底部脱乙烷油中的水分会在底部聚集，工艺介质中的硫化物等浓缩，硫化氢等在水的环境下形成了湿硫化氢腐蚀环境。
2.2 操作情况
近三个月来，解吸塔操作平稳，塔器压力、重沸器温度、蒸汽耗量均未出现明显波动，不具有导致重沸器内漏的条件。列出了重沸器的操作条件和设计条件，可见管、壳层的操作温度和压力均在设计范围以内，不存在超温超压的情况。
表1 重沸器操作与设计条件
2.3 脱乙烷油性质分析
下表中列出了凝缩油氯、硫和水含量的化验成绩，从与腐蚀密切相关的氯、硫数据上看，凝缩油中氯离子基本上检测不出，有少量的硫化物和水的存在。
表一 凝缩油化验分析结果
2.4 腐蚀产物分析
针对此次腐蚀原因分析，对腐蚀产物的垢样进行了元素分析，具体见下电子像图、谱图3-6及表2。
表2 腐蚀产物分析
从解析塔底重沸器壳程垢样分析报告中可看出主要腐蚀元素是硫，所以可以断定管束的失效原因主要是H2S-H2O腐蚀产生的。
2.5 腐蚀环境
（1）湿硫化氢腐蚀环境
腐蚀机理：钢材料在湿硫化氢环境中发生电化学反应：FeàFe2++2e-，硫化氢在水中发生电离反应：H2SàS2-+2H+。从以上的反应过程可以看出，硫化氢在水溶液中电离出氢离子，从钢材料中得到电子后还原成氢原子。氢原子之间具有很大的亲和力，易形成氢分子排出，但是此环境中存在硫化物和氰化物，削弱了氢原子间的亲和力，阻碍氢分子形成反应，如此一来，就会有少数的氢原子渗透到钢材料内部，游离于钢结构中，使钢材料脆性增加。同时，游离氢原子在非金属夹杂层、和其他不连续处聚集形成氢分子，这部分氢分子在钢结构内部很难排出，加之钢材料本身存在应力，造成湿硫化氢应力腐蚀开裂，形成局部穿孔开裂。
因此，根据腐蚀产物分析及腐蚀机理，湿硫化氢腐蚀造成管束局部穿孔开裂是本次E107内漏的重要原因，加之泄漏管束处于底部，此处硫化物及水易于沉积。同时，随着原油硫含量的逐步上升，直接影响了装置汽油的硫含量，汽油的硫含量上升使得E107的腐蚀加剧。
（2）垢下腐蚀
本次E107抽芯后发现，在管束两端沉积大量污垢和腐蚀产物，管束被污垢覆盖，使得该部位管束表面的流动和电解质的扩散受到极大的限制，加之管束两端接近管板处底部的流动性较差，在此区域易形成流动死区，使腐蚀物聚集。管束高压清洗后发现，之前管束底部堵孔的两排管束，腐蚀更严重，且腐蚀穿孔部位集中在管束两端，这也恰恰验证了管束两端底部流动性差，污垢易在此处沉积这一现象，为管束垢下腐蚀提供了条件。
2.6 其他原因
管束在抽装过程中，会进行吊装，在此过程中若吊带摆放位置不恰当或者管束局部受力，也有可能会导致换热管局部载荷集中导致换热管扭曲变形甚至损坏，特别是大型换热管束的吊装过程中这一方面影响尤甚，所以在该重沸器管束抽装过程中，一定要控制管束在吊装过程中吊带的布置、换热管的防护等，避免对换热管带来损伤。
三、处理情况无锡催化装置
3.1 堵管及预堵管
重沸器在进行壳程试压过程中发现2根管束泄漏。见下图8中标记处。考虑管束下层5排管束均有腐蚀堵管，对最下层第3、4、5排管束进行预防性集中堵管（第1、2排管束之前检修已预堵孔，本次抽芯发现此两排管束已腐蚀透孔），故本次堵管65根，加上此前堵管28根，E107目前共堵管93根，详见照片，其中管束最下第三排左数第一根、第四排右数第一根为本次试压泄漏管束。
3.2 外来油掺炼的控制
本次抽芯检查发现重沸器管束污垢较多，是加剧管束腐蚀的原因之一。重沸器的进料来自凝缩油罐，而凝缩油罐进料主要有四股，分别是压缩机富气、吸收塔来富吸收油、解吸塔来解吸气和粗汽油罐脱液包来富气注水。其中富气和解吸气为气相进料，带来垢相可能性很小，吸收塔吸收油进塔前有过滤器，富吸收油也能排除，因此，带来垢相的只有富气注水。
目前，粗汽油罐顶外来油数量较多，油相包括外来压油、外来凝缩油等，外来油品质难以监控。下图为生产波动期间，粗汽油罐界控OP值变化图，图10中粗汽油罐界控反复因外来压油带水开大，最高开度至20%（正常含硫污水量16t/h，开度仅7%）。大量污水从侧面进入粗汽油罐，本身含有杂质的同时，不可避免翻腾起罐底污泥，导致富气注水水质恶化，进而引起换热器管束结垢。
操作上采取以下技术手段来缓解和避免该情况：
（1）关注粗汽油罐界控变化，增设OP值报警上限，一旦出现压油大量带水情况，及时联系上游装置进行调整，并留富气注水和凝缩油样分析，避免对解析塔底重沸器造成不良影响。
（2）关注外来油品质，择机在粗汽油罐外来油注入点前增加一个过滤器，避免外来油污垢直接进入粗汽油罐。
（3）平稳凝缩油罐液位、界位，凝缩油罐内污垢有阻垢的沉降时间，避免经凝缩油流程进入换热器。
3.3 解析塔底重沸器低点切水点的优化
通过化验分析脱乙烷油带水量337mg/kg，按脱乙烷油量150t/h计，每小时有50.55kg的水进入重沸器，另一方面重沸器油相控制在120℃附近，低于1.3MPa压力下水的沸点，因此解吸塔底不可避免存在水相。原先的重沸器切水线位置位于管线中部，如下图11所示，无法完全切出底部水相，导致部分水带入重沸器，在换热器底部形成油水界面，形成H2S-H2O腐蚀环境，加剧腐蚀发生。
本次检修对现场切水进行优化，将抽出位置改至管线最低点，可以有效的将凝液及时切出，避免水相集聚，减缓腐蚀。
3.4 运行监控与管束更新
（1）对现堵漏后继续使用的管束监控运行，着重做好并每天的凝结水采样监控，若发现内漏，及时切出处理，避免影响扩大化。
（2）根据现有管束堵管情况，申请对该管束进行设备更新，采用抗湿硫化氢腐蚀的09#钢材质管束。
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