2015-01 丙烯制冷系統(tǒng)換熱器內(nèi)漏判斷及處理措施

1、丙烯制冷系統(tǒng)換熱器內(nèi)漏判斷及處理措施（論文編號2015-01）摘要：本文介紹了中沙（天津）石化乙烯裝置丙烯制冷系統(tǒng)的作用及流程，敘述了丙烯制冷系統(tǒng)中用戶2#干燥器進(jìn)料冷卻 器（EA207）內(nèi)漏后的分析判斷過程，以及后續(xù)維持裝置運(yùn)行的處理措施。關(guān)鍵詞：丙烯制冷輕重組分內(nèi)漏安全運(yùn)行丙烯制冷系統(tǒng)作用中沙（天津）石化乙烯裝置丙烯制冷系統(tǒng)（GB501系統(tǒng)）是一個封閉的四段制冷系統(tǒng)， 由帶有相關(guān)段間罐和換熱器的多段離心壓縮機(jī)組成。系統(tǒng)使用的冷劑是裝置自產(chǎn)的聚合級 丙烯（丙烯含量高于99.6%）,為工藝系統(tǒng)各用戶提供4個溫度等級的冷劑：-40C, -28C, -4 C和13C，通過在這些溫度等級相對應(yīng)的壓力

2、上汽化丙烯來提供冷量，以滿足工藝流程 各級別用戶對冷量的需求1丙烯制冷系統(tǒng)流程描述及內(nèi)漏換熱器判斷2.1丙烯制冷系統(tǒng)流程描述丙烯制冷系統(tǒng)工藝流程圖見圖1.各段吸入的氣相丙烯在丙烯制冷壓縮機(jī)（GB501）中被 壓縮，并在出口冷卻器（EA-501 A/B/C/D）里用1.634MPag和40C的冷卻水冷凝。從出口冷 卻器來的40C的液態(tài)丙烯冷劑，先流過丙烯冷劑收集罐（FA-505），然后在9#尾氣換熱器 （EA-319X）里將流出的工藝物流加熱而自身被過冷。丙烯冷劑經(jīng)過各四段用戶，從用戶中取熱而自身被汽化同時給用戶制冷。此后進(jìn)入四段 吸入罐（FA504）。氣相做為壓縮機(jī)四段吸入，液相送至二段排出罐

3、（FA503）。FA503中氣相 與壓縮機(jī)二段排出氣相匯合后給乙烯精餾塔再沸器（EA410）加熱，液相通過用戶送至二段吸 入罐（FA502），F(xiàn)A502氣相做為壓縮機(jī)二段吸入，液相用于給一段用戶制冷，經(jīng)過各一段用 戶后，液相丙烯冷劑被汽化后送至一段吸入罐（FA501），一段吸入罐的氣相做為一段吸入。圖1丙烯制冷系統(tǒng)流程簡圖GB501 丙烯制冷壓縮機(jī)；FA505丙烯冷劑收集罐；EA319X9#尾氣換熱器；FA504一壓縮機(jī)四段吸入罐；EA207干燥器進(jìn)料2#激冷器；EA413高壓乙烯產(chǎn)品汽化器；EA653X2#二元冷劑冷卻器；FA503壓縮機(jī)二段排出罐；EA410 一乙烯精餾塔再沸器；FA502

4、壓縮機(jī)二段吸入罐；EA654X3#二元冷劑冷卻器；FA501一壓縮機(jī)一段吸入罐；EA411A/B 一乙烯精餾塔冷凝器；FA318EA-318X液體丙烯收集罐；EA501壓縮機(jī)出口冷卻器；EA302一脫甲烷塔進(jìn)料1#冷卻器2#干燥器進(jìn)料冷卻器（EA207）作用2#干燥器進(jìn)料冷卻器（EA207 ）是丙烯制冷系統(tǒng)13C用戶，殼程物料為丙烯冷劑，操作 壓力0.74Mpa；管程物料為裂解氣，操作壓力3.95Mpa。EA207的作用是用13C丙烯冷劑將裂 解氣冷卻至15 C左右，以保證裂解氣在合適的溫度進(jìn)入裂解氣干燥器進(jìn)行干燥。EA207內(nèi)漏判斷過程2013年9月29日，丙烯冷劑用戶乙烯精餾塔冷凝器EA4

5、11A/B冷凝效果變差，乙烯精餾 塔DA-402塔壓逐漸升高。丙烯冷劑用戶液體丙烯收集罐FA318入口處出現(xiàn)凍堵的情況。發(fā)現(xiàn)問題后裝置立即在相應(yīng)位置注入甲醇解決了凍堵問題，同時制定排查措施，檢查丙 烯制冷系統(tǒng)各換熱器情況并取樣分析，分析數(shù)據(jù)顯示丙烯制冷系統(tǒng)露點(diǎn)為-46C，丙烯冷劑組 成中含有一定量的重組分及輕組分，同時從EA207丙烯側(cè)LD導(dǎo)淋處可排出游離水。取樣點(diǎn)的 分析項(xiàng)目及組成見表1。分析項(xiàng)目系統(tǒng)中高點(diǎn) 取樣系統(tǒng)中低點(diǎn)取樣分析項(xiàng)目系統(tǒng)中高點(diǎn) 取樣系統(tǒng)中低點(diǎn) 取樣氫氣hydrogen,%(v/v)0.260丙二烯Propadiene,%(v/v)0.010.02一氧化碳carbon mon

6、oxide,%(v/v)00乙炔 acetylene,%(v/v)0.020二氧化碳carbon dioxide,%(v/v)00反二丁烯trans-2-butene,%(v/v)00.27甲烷methane,%(v/v)0.80.011-丁烯 1-butene,%(v/v)0.010.6乙烷 ethane,%(v/v)0.180異丁烯butylene-2,%(v/v)0.021乙烯ethylene,%(v/v)1.940.01順二丁烯cis-2-butene,%(v/v)00.24丙烷 propane,%(v/v)0.250.32異戊烷 isopentane,%(v/v)00.26環(huán)丙烷,(

7、v/v)00正戊烷N-pentane,%(v/v)00.3丙烯propylene,%(v/v)95.4889.571,3-丁 二烯1,3-butadiene,%(v/v)0.042.17異丁烷 isobutane,%(v/v)0.030.1丙炔 Propyne,%(v/v)0.010.03正丁烷 n-butane,%(v/v)00.22碳五以上Total C5 & higher,%(v/v)0.954.88表1系統(tǒng)高點(diǎn)、低點(diǎn)取樣分析數(shù)據(jù)根據(jù)排查的情況進(jìn)行分析，系統(tǒng)內(nèi)同時存在水、輕組分及重組分。根據(jù)表2中換熱器的 物流情況，輕組分及重組分同時存在可判定是有裂解氣泄漏至本系統(tǒng)，同時系統(tǒng)還有水的存

8、在，可能導(dǎo)致此種現(xiàn)象有兩種可能。第一，2#干燥器進(jìn)料冷卻器EA207內(nèi)漏；第二，脫甲烷 塔進(jìn)料1#冷卻器和壓縮機(jī)出口冷卻器EA501A/B/C/D同時出現(xiàn)了內(nèi)漏，且EA501內(nèi)漏較嚴(yán)重 是才會引起壓力較低的冷卻水串入壓力較高的丙烯系統(tǒng)中。故根據(jù)理論判斷，EA207內(nèi)漏的 可能性最大。丙烯冷劑相關(guān)換熱器數(shù)據(jù)表見表2，據(jù)此進(jìn)行了逐一排查。EA501A/B/C/D冷卻水出口放 空處未出現(xiàn)氣相丙烯，可以排除EA501內(nèi)漏的可能性；EA302在流程中位于裂解氣干燥器后， 如內(nèi)漏也不會帶水進(jìn)入丙烯制冷系統(tǒng)。故綜合以上情況分析，最終可判定EA207內(nèi)漏。序號設(shè)備位號設(shè)備名稱管程介質(zhì)殼程介質(zhì)管程壓力（Mpa）

9、殼程壓力（Mpa）1EA-501A/B/C/D丙烯冷劑冷凝器冷卻水丙烯冷劑0.421.652EA-328甲烷化出料激冷器氫氣丙烯冷劑3.250.753EA-207干燥器進(jìn)料2#激冷器裂解氣（含水）丙烯冷劑3.950.754EA-421脫丙烷塔2#冷凝器C3+烴丙烯冷劑0.60.755EA-428丙烯精餾塔不凝氣冷凝器C3烴類丙烯冷劑1.70.756EA-413高壓乙烯產(chǎn)品汽化器丙烯冷劑乙烯0.723.657EA-410A/B乙烯精餾塔再沸器丙烯冷劑/乙烯0.4/1.758EA-403脫乙烷塔冷凝器C2烴類丙烯冷劑2.280.149EA-411A/B乙烯精餾塔冷凝器乙烯丙烯冷劑1.690.041

10、0EA-302脫甲烷塔進(jìn)料1#冷卻器裂解氣（不含水）丙烯冷劑3.740.0411EA-318X冷箱8#尾氣換熱器丙烯冷劑/二元冷劑0.04/4.3512EA-319X冷箱9#尾氣換熱器丙烯冷劑/循環(huán)乙烷/高壓甲烷/ 低壓甲烷/粗氫/乙烯（不含水）表2丙烯制冷系統(tǒng)換熱器數(shù)據(jù)表EA207內(nèi)漏對系統(tǒng)的影響3.1內(nèi)漏物料含水對系統(tǒng)的影響EA207內(nèi)漏導(dǎo)致水進(jìn)入丙烯制冷系統(tǒng)，水在丙烯制冷系統(tǒng)中隨著物流方向到達(dá)低溫區(qū)域 會造成系統(tǒng)管道及設(shè)備凍堵，嚴(yán)重時會引起換熱器效果變差進(jìn)而造成裝置停車。另外丙烯制 冷系統(tǒng)中含水會加速設(shè)備的腐蝕，長期運(yùn)行有系統(tǒng)泄漏的風(fēng)險。3.2內(nèi)漏物料含輕組分對系統(tǒng)的影響EA207內(nèi)漏導(dǎo)

11、致裂解氣進(jìn)入丙烯制冷系統(tǒng)，裂解氣中的氫氣、甲烷、碳二等輕組分無法 在壓縮機(jī)四段出口被冷卻水冷凝，因此會造成壓縮機(jī)出口壓力和溫度上升。如不及時采取措 施可能造成出口壓力或溫度高高聯(lián)鎖停車。同時輕組分帶入系統(tǒng)后會導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)熱用戶換熱 效果不佳，主要體現(xiàn)在乙烯精餾塔再沸器EA410A/B。3.3內(nèi)漏物料含重組分對系統(tǒng)的影響EA207內(nèi)漏導(dǎo)致裂解氣進(jìn)入丙烯制冷系統(tǒng)，裂解氣中的C4及更重組分會隨著物流方向最 終聚集在低溫?fù)Q熱器及管道死點(diǎn)的底部，重組分占據(jù)了釜式換熱器的部分換熱空間，進(jìn)而影 響換熱效果，長期聚集會造成換熱器失效引起產(chǎn)品不合格或裝置停車。由于干氣密封使用自身出口氣作為一級密封氣，重組分較多時

12、還可能造成干氣密封系統(tǒng) 帶液，引起干氣密封系統(tǒng)損壞。系統(tǒng)維持運(yùn)行采取的措施發(fā)現(xiàn)EA207泄漏后，裝置采取了一系列有效措施延緩內(nèi)漏的雜質(zhì)對丙烯制冷系統(tǒng)的影響。通過這些措施的實(shí)施，可以維持裝置繼續(xù)安全運(yùn)行，為制造新?lián)Q熱器贏得了時間。主要措施 包括以下幾個方面。4.1針對水帶入丙烯制冷系統(tǒng)的措施定期在EA207殼程（丙烯側(cè)）進(jìn)行排水并檢測水量，根據(jù)排水量多少判斷換熱器內(nèi)漏 是否加劇，盡可能減少水帶入至丙烯制冷系統(tǒng)低溫區(qū)。EA207殼程排水量，升/天302520302520m.Toz 幻,二.TW 胃二.ETOZ 8二.mz %二.mz ETWEIW 01二.mz KI.TOZ 刊二.Toz 二 LT

13、OZ RoI.mz 冶oI.mz 胃oI.mz ozoI.mz uoI.mz WOI.TW COOI.TOZ LnoT.EW rsloLToz 5 0 5 0圖2 EA207殼程排水量趨勢（2013年10月2日至12月1日）自2013年10月2日開始對EA207殼程排水，每2小時排放一次，排水量開始為2升/ 天左右，此后排水量逐漸增大，說明漏點(diǎn)逐漸增大。到11月22日增大至25升/天左右，此 后一直至2014年5月機(jī)會檢修一直保持25升/天左右的水平。圖2為EA207排水量趨勢圖。制定EA207內(nèi)漏控制方案，保證EA207運(yùn)行期間兩側(cè)溫度、壓力穩(wěn)定，盡可能緩解EA207 泄漏量進(jìn)一步增大。監(jiān)控

14、丙烯制冷系統(tǒng)低溫區(qū)換熱器運(yùn)行情況，定期檢測冷箱各流股前后壓差，制定應(yīng)急 注甲醇的方案，出現(xiàn)換熱效果變差時及時注甲醇解凍。根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況，在EA411A/B及 FA318處注甲醇頻次相對較高。定期檢查系統(tǒng)內(nèi)低點(diǎn)導(dǎo)淋及液位計(jì)等端頭位置是否存在凍堵情況，防止出現(xiàn)管線及端 頭凍堵后脹裂的情況。4.2針對輕組分帶入丙烯制冷系統(tǒng)的措施持續(xù)排放不凝氣輕組分在丙烯制冷系統(tǒng)壓縮機(jī)出口不會被冷凝，會形成不凝氣?？赏ㄟ^壓縮機(jī)出口冷卻 器（EA501A/B/C/D）頂部持續(xù)將不凝氣排放至火炬（如排放至順序分離流程系統(tǒng)內(nèi)易造成丙烯 產(chǎn)品中甲醇含量超標(biāo)，此點(diǎn)需注意），排放閥可以保持較小的開度以防止過多的物料損失，具 體

15、可根據(jù)出口壓力進(jìn)行調(diào)整。排放不凝氣的同時需要監(jiān)控壓縮機(jī)冷劑收集罐及各段間罐液位，液位低時及時補(bǔ)入丙烯以保證系統(tǒng)中有足夠的丙烯冷劑用于制冷。通過持續(xù)排放輕組分，丙 烯冷劑中輕組分可控制在2%以內(nèi)（以乙烯含量為例），這種濃度的輕組分不會影響系統(tǒng)正常 運(yùn)行，詳見圖3。丙烯冷劑（四段出口氣相）中乙烯含量，%mol枝年1 0 np。圖3丙烯冷劑中的乙烯含量圖（2013年10月23日至11月18日）適當(dāng)提高EA410A/B加熱量，保證乙烯精餾塔再沸器負(fù)荷，保證乙烯產(chǎn)品合格。4.3針對重組分帶入丙烯制冷系統(tǒng)的措施定期排放重組分重組分帶入系統(tǒng)后會隨著物流方向最終聚集在低溫?fù)Q熱器及管道死點(diǎn)的底部，需要定期 打開

16、各換熱器低點(diǎn)LD排放重組分。根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況，重組分在壓縮機(jī)四段、三段、二段用 戶聚集相對較少，在一段用戶中聚集較多，尤其是一段最大的用戶EA411A/B體現(xiàn)較明顯。故 對各換熱器中的重組分排放頻次及每次排放時間各有不同，排放過少會導(dǎo)致重組分越積越多， 最終影響換熱效果；排放過多或造成丙烯冷劑不必要的浪費(fèi)，具體排放頻次需要對排放后的 樣品進(jìn)行化驗(yàn)分析后摸索經(jīng)驗(yàn)再確定。圖4是系統(tǒng)中各低點(diǎn)重組分（C4+）含量分布圖。圖4系統(tǒng)中各低點(diǎn)重組分（C4+）含量分布圖（mol%）加強(qiáng)對干氣密封系統(tǒng)的監(jiān)控及維護(hù)，做好干氣管線的排液檢查及火炬泄漏量的監(jiān)控工 作，如出現(xiàn)異常及時處理。機(jī)會檢修后的效果裝置從2013

17、年9月29日發(fā)現(xiàn)EA207內(nèi)漏后，通過采取多種措施維持系統(tǒng)運(yùn)行，裝置仍 處于高負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，同時保證了各產(chǎn)品合格。直至2014年5月7日裝置機(jī)會檢修。機(jī)會檢修更換了 EA207換熱器，裝置開工后丙烯制冷系統(tǒng)恢復(fù)了正常運(yùn)行。EA207更換 后效果明顯，目前丙烯制冷系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)良好。序號內(nèi)容檢修前檢修后1EA207 LD排水情況平均每天30升無水2FA504頂部露點(diǎn)-45 C-62 C3系統(tǒng)排重組分用戶定期排放不排放4系統(tǒng)中輕組分持續(xù)排放不排放5系統(tǒng)用戶制冷效果制冷效果不好，平均每月注甲 醇1次目前制冷效果較好表3 EA207更換前后情況對比結(jié)論乙烯裝置丙烯制冷系統(tǒng)低溫段管線、閥門凍堵，換熱器制冷效果變差，很可能是系統(tǒng) 內(nèi)換熱器（另一側(cè)含水的換熱器）出現(xiàn)內(nèi)漏的情況，可通