加氢裂化装置高压空冷泄漏原因分析及整改措施

摘 要：中石化天津分公司180万吨/年加氢裂化装置2009年12月投产，高压空冷在气密过程中管箱丝堵大批量发生泄漏，致使装置反复泄压。在3年后的装置检修中对高压空冷进行了整改修复，大幅度降低了高压空冷管箱丝堵泄漏率。

关键词：高压空冷 泄漏 丝堵 措施

一、高压空冷器的简介

高压空冷器系统是加氢裂化装置中的关键设备之一，具有高温、高压、临氢的特点，属于特种设备。中国石化天津分公司炼油部180万吨/年加氢裂化装置（以下简称2#加氢裂化）是由中石化北京设计院（SEI）进行设计。A-101是高压空冷器，总共8台，由哈尔滨空调股份有限公司（以下简称哈空调）承接制造。A-101产品型号为GP10.5×3-6-223-16.6SF-23.4/DR-Ⅲt。其设计压力为16.6MPa，设计温度为220℃，空冷器结构为水平鼓风式，管束为丝堵式，管箱采用分解管箱。主题材质（包括管箱、管板、管束）及管束丝堵均为UNS N08825，丝堵垫片选用316L，在2012年8月2#加氢裂化首次检修，根据工艺生产需求，中石化北京设计院设计增加4台高压空冷器A-100，与A-101形成串联。管束丝堵材质选用变更为316，其他材质不变。介质均为热高分气（含高硫油气、H2S、NH3、H2等）。这种材料具有高镍、中铬、含钼成分，在高压空冷器管束内介质含硫氢化胺、氯化铵腐蚀环境下，具有较好的耐腐蚀性。

二、高压空冷管箱丝堵泄漏及处理

1.高压空冷气密过程发生泄漏

2009年12月，2#加氢裂化首次开工，2#加氢裂化进入气密阶段，第一阶段反应系统进行4.0MPa氮气气密，A-101丝堵尚未发现泄漏。随后进行第二阶段6.0MPa氢气气密，发现有42个管箱丝堵泄漏，但多为渗漏，多为沫沫状，其中有5个丝堵泄漏呈现肥皂泡状泄漏。联系哈空调厂家专业人员对其进行常规带压紧固，42个丝堵全部处理完好。第三阶段10.0MPa氢气气密。发现133个丝堵泄漏，其中有2个丝堵泄漏很大，肥皂水无法保持在丝堵周围，21个丝堵泄漏稍大呈肥皂泡状，其他丝堵呈沫沫状渗漏。但在这133个丝堵中存在第二阶段气密紧固过的丝堵无法再次紧固，而且其中的2个丝堵泄漏量很大，常规紧固后无法实现减小泄漏量。经修复处理完成后，最后统计A-101管束丝堵泄漏总量为381个。装置反复气密三次，完全泄压两次。由于前期施工工期效率较高，给装置开工准备提供了充裕的时间，才使装置如期按时开工，投入生产。2010年7月在装置正常生产过程中，A-101丝堵发生渗漏，由于高压空冷无前后手阀及副线的设计无法单台切出，为保证装置正常生产，做卡子对丝堵进行带压堵漏。增加了对高压空冷巡检频率，保持对高压空冷泄漏点的实时监测并进行记录。

2.高压空冷泄漏的处理

由于首次开工时，最后一次16.0MPa气密时仍有166个丝堵尚存在微小渗漏，在2012年2月哈空调公司提出对A-101进行修复方案。而在高压空冷丝堵常规紧固及修复过程中，存在紧固过后继续泄漏、丝堵垫片压偏造成泄漏量增大、紧固用力过大意外将丝堵扭断等，哈尔滨空调股份有限公司提出以下几个方案来进行对高压空冷修复处理的方案。

3.常规修复处理

2#加氢裂化装置泄压至常压，并达到动火状态；对丝堵四周进行清理；将丝堵、垫片卸下（拆卸丝堵时注意防止将丝堵扭断）；将丝堵孔密封面及螺纹孔清理干净；检查丝堵孔密封面及螺纹；管箱丝堵孔螺纹镍基抗咬合剂，用力矩扳手拧紧新丝堵、新垫片。（力矩值：350～400N·M）；将修理好的丝堵孔周围清理干净。

4.丝堵拧不下来的修复处理

现场存在丝堵扭断在丝堵孔中，无法拧出。将定位钻套套在丝堵上，用手电钻钻底孔；然后用型号为Z32K的摇臂钻钻通孔；用专用刀具将丝堵露出部分划至丝堵密封面处，然后用扁铲将丝堵剩余部分清理干净，注意不可伤到丝堵孔密封面及丝堵孔螺纹。

5.需要丝堵被焊死的修复处理

用角向磨光机配不锈钢专用砂轮片将焊口打磨与母材平齐，然后用角向磨光机精磨焊口及周围，注意不可伤到母材；用型号为Z32K的摇臂钻钻通孔，扩孔，然后用扁铲将丝堵剩余部分清理干净。

6.丝堵孔密封面及螺纹存在不合格的修复处理

用M30×2丝锥将丝堵孔过扣（为防止丝锥与螺纹要死，丝锥过扣前沾切削液），对于丝堵孔螺纹损坏螺纹圈数多于两圈、无法用丝锥修复及丝堵孔密封面损坏的缺陷，清理后用手工焊补焊，焊条牌号：ENiCrMo-3，直径：Ф2.5。补焊后用钻扩孔，扩孔后用M30×2丝锥攻丝；用M30×2手动鍯平面刀具修复丝堵孔密封面，达到表面光滑无划痕。

三、高压空冷管箱丝堵泄漏的原因分析

经过2012年8月2#加氢裂化装置首次装置检修对高压空冷器A-101进行了检修与修复，并根据SEI设计新增高压空冷A-100后，对A-101管箱丝堵大量泄漏的原因进行了分析，分析结果主要有以下几个方面：

1.出厂前未经过气压气密原因

通过调看随机资料，发现A-101出厂前并未对设备施行气压气密试验，经与哈空调厂家协调咨询，在高压空冷出厂之前只对设备进行20MPa的水压试验，而装置现场是由氢气对设备进行气密。由于水与氢气的分子量相差很大，渗透力也就随之增大，就造成了设备出厂前水压试验合格，而在装置现场氢气气密过程导致管箱丝堵大量泄漏。

2.丝堵与垫片选材原因

管箱丝堵的设计选材为UNS N08825，而垫片的设计选材为316L，一般316L的硬度比NUNS N08825低30-40HB，但由于该种垫片是冷冲压加工的，实际硬度要比UNS N08825要高，且冷冲压后平行度、平面度不足。从现场拆卸的丝堵发现，大多垫片均完好，而管箱和丝堵的密封面均产生不同程度的损伤，或压上凹台，或被垫片的边缘划伤。

四、高压空冷的整改措施

通过2012年8月2#加氢裂化装置检修设计增加的高压空冷A-100投入生产得知，经过哈空调对新造高压空冷整改后，高压空冷管箱丝堵泄漏率以及泄漏程度都有明显的大幅度降低。

1.出厂前增加气压气密措施

经过2#加氢裂化高压空冷A-101在开工时大量管箱丝堵泄漏，并在其他炼化企业都出现相同问题以后，哈空调在高压空冷设备出厂前对其进行气压试验。降低了高压空冷泄漏率。

2.管箱丝堵选材的整改措施

在2012年8月对高压空冷A-101管箱丝堵修复，以及新增高压空冷A-100的丝堵选材均将管箱丝堵材质变更为316。减少了管箱丝堵与垫片之间硬度差，从而降低了管箱丝堵的泄漏率。

3.管箱丝堵形式的改进措施

管箱丝堵在以往的结构形式中存在了明显的先天不足，容易造成垫片压偏，哈空调对管箱丝堵的结构进行了改进。针对垫片容易压偏和产生错位的问题，将丝堵增加定位台阶的方式降低了垫片压偏的垫片。

五、结束语

2012年8月2#加氢裂化装置对高压空冷A-101修复与新增高压空冷A-100的投产前水压试验，以及在检修后开工时装置的气密。高压空冷A-101仅有4个丝堵发现轻微渗漏，经过常规紧固的方式均得到解决，而高压空冷A-100仅在设备运送途中有三个丝堵发生磕碰需更换丝堵外，水压、气压气密试验均无一泄漏。通过哈空调对高压空冷生产技术的整改，使高压空冷管箱丝堵泄漏率大幅度下降。也使得装置一次顺利开车成功。