1、丙烯制冷系統換熱器內漏判斷及處理措施（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的作用及流程，敘述了丙烯制冷系統中用戶2#干燥器進料冷卻 器（EA207）內漏后的分析判斷過程，以及后續維持裝置運行的處理措施。關鍵詞：丙烯制冷輕重組分內漏安全運行丙烯制冷系統作用中沙（天津）石化乙烯裝置丙烯制冷系統（GB501系統）是一個封閉的四段制冷系統， 由帶有相關段間罐和換熱器的多段離心壓縮機組成。系統使用的冷劑是裝置自產的聚合級 丙烯（丙烯含量高于99.6%）,為工藝系統各用戶提供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丙烯制冷系統流程描述及內漏換熱器判斷2.1丙烯制冷系統流程描述丙烯制冷系統工藝流程圖見圖1.各段吸入的氣相丙烯在丙烯制冷壓縮機（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。此后進入四段 吸入罐（FA504）。氣相做為壓縮機四段吸入，液相送至二段排出罐

3、（FA503）。FA503中氣相 與壓縮機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），FA502氣相做為壓縮機二段吸入，液相用于給一段用戶制冷，經過各一段用 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丙烯制冷系統流程簡圖GB501 丙烯制冷壓縮機；FA505丙烯冷劑收集罐；EA319X9#尾氣換熱器；FA504一壓縮機四段吸入罐；EA207干燥器進料2#激冷器；EA413高壓乙烯產品汽化器；EA653X2#二元冷劑冷卻器；FA503壓縮機二段排出罐；EA410 一乙烯精餾塔再沸器；FA502

4、壓縮機二段吸入罐；EA654X3#二元冷劑冷卻器；FA501一壓縮機一段吸入罐；EA411A/B 一乙烯精餾塔冷凝器；FA318EA-318X液體丙烯收集罐；EA501壓縮機出口冷卻器；EA302一脫甲烷塔進料1#冷卻器2#干燥器進料冷卻器（EA207）作用2#干燥器進料冷卻器（EA207 ）是丙烯制冷系統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入裂解氣干燥器進行干燥。EA207內漏判斷過程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入口處出現凍堵的情況。發現問題后裝置立即在相應位置注入甲醇解決了凍堵問題，同時制定排查措施，檢查丙 烯制冷系統各換熱器情況并取樣分析，分析數據顯示丙烯制冷系統露點為-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LD導淋處可排出游離水。取樣點的 分析項目及組成見表1。分析項目系統中高點 取樣系統中低點取樣分析項目系統中高點 取樣系統中低點 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系統高點、低點取樣分析數據根據排查的情況進行分析，系統內同時存在水、輕組分及重組分。根據表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，同時系統還有水的存

8、在，可能導致此種現象有兩種可能。第一，2#干燥器進料冷卻器EA207內漏；第二，脫甲烷 塔進料1#冷卻器和壓縮機出口冷卻器EA501A/B/C/D同時出現了內漏，且EA501內漏較嚴重 是才會引起壓力較低的冷卻水串入壓力較高的丙烯系統中。故根據理論判斷，EA207內漏的 可能性最大。丙烯冷劑相關換熱器數據表見表2，據此進行了逐一排查。EA501A/B/C/D冷卻水出口放 空處未出現氣相丙烯，可以排除EA501內漏的可能性；EA302在流程中位于裂解氣干燥器后， 如內漏也不會帶水進入丙烯制冷系統。故綜合以上情況分析，最終可判定EA207內漏。序號設備位號設備名稱管程介質殼程介質管程壓力（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丙烯制冷系統換熱器數據表EA207內漏對系統的影響3.1內漏物料含水對系統的影響EA207內漏導致水進入丙烯制冷系統，水在丙烯制冷系統中隨著物流方向到達低溫區域 會造成系統管道及設備凍堵，嚴重時會引起換熱器效果變差進而造成裝置停車。另外丙烯制 冷系統中含水會加速設備的腐蝕，長期運行有系統泄漏的風險。3.2內漏物料含輕組分對系統的影響EA207內漏導

11、致裂解氣進入丙烯制冷系統，裂解氣中的氫氣、甲烷、碳二等輕組分無法 在壓縮機四段出口被冷卻水冷凝，因此會造成壓縮機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鎖停車。同時輕組分帶入系統后會導致系統內熱用戶換熱 效果不佳，主要體現在乙烯精餾塔再沸器EA410A/B。3.3內漏物料含重組分對系統的影響EA207內漏導致裂解氣進入丙烯制冷系統，裂解氣中的C4及更重組分會隨著物流方向最 終聚集在低溫換熱器及管道死點的底部，重組分占據了釜式換熱器的部分換熱空間，進而影 響換熱效果，長期聚集會造成換熱器失效引起產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 帶液，引起干氣密封系統損壞。系統維持運行采取的措施發現EA207泄漏后，裝置采取了一系列有效措施延緩內漏的雜質對丙烯制冷系統的影響。通過這些措施的實施，可以維持裝置繼續安全運行，為制造新換熱器贏得了時間。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的措施定期在EA207殼程（丙烯側）進行排水并檢測水量，根據排水量多少判斷換熱器內漏 是否加劇，盡可能減少水帶入至丙烯制冷系統低溫區。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內漏控制方案，保證EA207運行期間兩側溫度、壓力穩定，盡可能緩解EA207 泄漏量進一步增大。監控

14、丙烯制冷系統低溫區換熱器運行情況，定期檢測冷箱各流股前后壓差，制定應急 注甲醇的方案，出現換熱效果變差時及時注甲醇解凍。根據實際運行情況，在EA411A/B及 FA318處注甲醇頻次相對較高。定期檢查系統內低點導淋及液位計等端頭位置是否存在凍堵情況，防止出現管線及端 頭凍堵后脹裂的情況。4.2針對輕組分帶入丙烯制冷系統的措施持續排放不凝氣輕組分在丙烯制冷系統壓縮機出口不會被冷凝，會形成不凝氣。可通過壓縮機出口冷卻 器（EA501A/B/C/D）頂部持續將不凝氣排放至火炬（如排放至順序分離流程系統內易造成丙烯 產品中甲醇含量超標，此點需注意），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、可根據出口壓力進行調整。排放不凝氣的同時需要監控壓縮機冷劑收集罐及各段間罐液位，液位低時及時補入丙烯以保證系統中有足夠的丙烯冷劑用于制冷。通過持續排放輕組分，丙 烯冷劑中輕組分可控制在2%以內（以乙烯含量為例），這種濃度的輕組分不會影響系統正常 運行，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）適當提高EA410A/B加熱量，保證乙烯精餾塔再沸器負荷，保證乙烯產品合格。4.3針對重組分帶入丙烯制冷系統的措施定期排放重組分重組分帶入系統后會隨著物流方向最終聚集在低溫換熱器及管道死點的底部，需要定期 打開

16、各換熱器低點LD排放重組分。根據實際運行情況，重組分在壓縮機四段、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，具體排放頻次需要對排放后的 樣品進行化驗分析后摸索經驗再確定。圖4是系統中各低點重組分（C4+）含量分布圖。圖4系統中各低點重組分（C4+）含量分布圖（mol%）加強對干氣密封系統的監控及維護，做好干氣管線的排液檢查及火炬泄漏量的監控工 作，如出現異常及時處理。機會檢修后的效果裝置從2013

17、年9月29日發現EA207內漏后，通過采取多種措施維持系統運行，裝置仍 處于高負荷運行狀態，同時保證了各產品合格。直至2014年5月7日裝置機會檢修。機會檢修更換了 EA207換熱器，裝置開工后丙烯制冷系統恢復了正常運行。EA207更換 后效果明顯，目前丙烯制冷系統運轉良好。序號內容檢修前檢修后1EA207 LD排水情況平均每天30升無水2FA504頂部露點-45 C-62 C3系統排重組分用戶定期排放不排放4系統中輕組分持續排放不排放5系統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論乙烯裝置丙烯制冷系統低溫段管線、閥門凍堵，換熱器制冷效果變差，很可能是系統 內換熱器（另一側含水的換熱器）出現內漏的情況，可通