加氢装置换热器泄漏失效的原因及对策研究

加氢装置换热器泄漏失效的原因及对策研究
董春玲
【摘要】换热器是一种常见的化工设备，其主要应用于化工厂，作为重要的化工设备，其主要的功能在于帮助热量从热流体中传递到冷流体中。

分析加氢装置换热器的工作原理可知，作为加氢裂化装置中的重要组成，化工厂中加氢装置换热器长时间处在高温高压下，或者处在临氢等十分恶劣的环境下，设备的材料需要经受住高温和强腐蚀，同时加氢装置换热器还需具备综合的机械性能和回火的脆度。

除此之外，加氢装置换热器内部的介质多属于易燃易爆物，一旦设备在运行中发生泄漏的情况，后果不堪设想，对企业造成巨大损失，因此分析加氢装置换热器泄漏失效的原因及对策具有现实意义。

%The heat exchanger is a common chemical equipment,which is mainly used in chemical plants,as an important chemical equipment,and its main function is to help transfer heat from the hot fluid to the cold fluid.Analysis hydrogenation plant heat exchanger known works,as hydrocracker important component,chemical hydrogenation apparatus heat exchanger for a long time in high temperature and pressure,or in the presence of hydrogen and other very harsh environments materials,the equipment needs to withstand high temperatures and strong corrosion,while hydrogenation plant heat exchangers need to have the crispness of comprehensive mechanical properties and tempered.In addition,the hydrogenation unit inside the heat exchanger medium multi-inflammable and explosive materials within the scope of the case leaked once the equipment is running,the consequences could be disastrous,causing huge losses to the enterprise,so
the analysis Hydrogenation Heat Exchanger fAILURE reason is of practical significance and countermeasures.
【期刊名称】《化工设计通讯》
【年(卷),期】2016(042)004
【总页数】1页(P90-90)
【关键词】加氢装置;换热器;泄露失效
【作者】董春玲
【作者单位】中国石油大庆炼化公司，黑龙江大庆 163411
【正文语种】中文
【中图分类】TB657.5
1.1 腐蚀破坏
腐蚀破坏形式多样，例如，氢腐蚀、高温硫化氢腐蚀、氢脆、应力腐蚀、晶间腐蚀等，腐蚀常见于温差应力大的地点，例如，焊接处、管路弯曲处等，常见的腐蚀破坏是氢腐蚀和应力腐蚀两种。

氢腐蚀出现在高温高压的环境下，氢分子由于分解形成氢原子或者氢离子，通过晶格、晶界的扩散进入到金属材料组成中，与其中状态不稳定的碳化物发生反应，产生气体甲烷，随着气体的增多，提升了局部压力，导致晶界变宽，裂纹产生，对加氢装置换热器刚强度和韧性造成破坏[1]。

应力腐蚀主要是金属材料基于静拉应力和腐蚀介质的影响，其表现的氧化膜受到损伤，产生阳极和阴极，阳极处金属被溶解，对破坏的内容造成腐蚀，在拉应力的作用下，损坏的地方成为裂纹，面积不断拓展，最终导致加氢装置换热器断裂。

1.2 结晶结垢
结晶结垢主要指化学反应结垢，介质和加氢裂化中产生的氯化氢发生反应，生成氯化铵，温度低的时候氯化铵在内壁结晶并附着，导致加氢装置换热器失效，降低了传热系数，对系统压降造成影响，增加系统能耗，甚至会引发爆炸。

1.3 密封泄漏
密封泄漏包含内泄漏和外泄漏两种，其中常见的泄漏形式是内泄漏，内泄漏的产生原因在于腐蚀或者焊接质量差等问题导致换热管和固定板之间的链接发生破坏造成密封泄漏失效。

内泄漏常见于换热器的内部，检测难度大，负面影响很大。

2.1 腐蚀破坏解决措施
针对氢腐蚀的现象可以使用奥氏体不锈钢来避免失效，原因在于奥氏体不锈钢表面不利于氢的扩散，同时能显著降低合金中的氢分压。

应力腐蚀的解决方式需首先将介质中的硫去除，利用改变操作具体环境和操作条件的方式来减少硫酸的含量，避免发生应力腐蚀。

除此以外，还可以通过热处理的方式减少焊接或者冷加工的应力，对其稳定处理和固溶处理时候采用超低碳不锈钢，由此能够显著减少应力腐蚀的发生。

2.2 结晶结垢解决措施
针对氯化物结垢的处理，需通过机械清理、化学清理或者超声波除垢等方式来完成，机械清洗较多采用喷射清洗或者管内插入物清洗的方式来完成，该种清洗方式操作方便，清洗过程需要将设备拆除，会造成机械损伤。

化学清洗的方式不具有机械清洗的弱点，清洗的全面性更强，但是清洗的要求更高，在清洗剂选择和清洗剂配置上过于麻烦。

超声波除垢的方式是一种先进形式，当前超声波除垢已经应用在石油企业和化工企业中，但超声波除垢技术的发展还不够成熟。

对加氢装置换热器实施定期的检查和维修，能有效避免其产生结垢情况，有效提升机器的运行寿命。

硫化铵和氯化铵很容易溶于水，因此可以通过注水的形式将其去除，除此之外还可以通过加快原油介质流动的方式来减缓加氢换热设备的高温结垢，设备内部可以配
备翅片或者折流板等设备来强化对污垢的冲刷和去除，或者使用阻垢剂来避免产生结晶结垢[2]。

2.3 密封泄漏解决措施
加氢装置换热器需要经过长时间来完成缓慢泄压、恒温解氢和热氢带油等步骤，间隙中通过氢气的聚集来完成气体的反方向渗透，当设备处在紧急泄压或者紧急降温的状况下，焊缝的间隙由于氢分压的产生导致拉应力、不同类型的金属材料由于气温的变化产生热应力，造成焊缝开裂的情况，最后导致加氢装置换热器在本装置中形成信号孔，渗透进入的氢原子会转换成氢气流失，减少拉应力的产生，避免加氢装置换热器发生泄漏[3]。

在解决密封泄漏问题的时候，需要重视焊缝的质量，强化控制施工状况，避免温度或者压力的突然变化。

我国石油化工产业的发展势头良好，加氢装置换热器是化工企业中完成加氢裂解的重要装置之一，因此需要做好加氢装置换热器泄漏失效问题的防范和分析，寻求解决措施，提升加氢装置换热器的运行效率和安全性。

【相关文献】
[1]刘文彬，李俊林，王军，等.典型汽油加氢流程中管壳式换热器局部腐蚀的分析研究[J].化学工程师，2016，30（1）：58-60.。