1万精苯乙烯塔再沸器频繁泄漏原因分析！

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摘 要： 介绍了中国石油化工股份有限公司安庆分公司苯乙烯装置及精苯乙烯塔的概况,分析了精苯乙烯塔再沸器频繁泄漏的原因,认为检修施工期间产生的固体杂质进入了精苯乙烯塔塔釜,导致再沸器频繁泄漏,同时,塔釜聚合物含量的上升也加速了再沸器的泄漏。

关键词： 精苯乙烯塔 再沸器 泄漏 腐蚀

中国石油化工股份有限公司安庆分公司(以下简称安庆分公司)两套苯乙烯装置均由中石化上海工程有限公司设计,采用乙苯负压绝热脱氢工艺生产苯乙烯。1#苯乙烯装置2009年9月投产,设计年产100 kt苯乙烯产品;2#苯乙烯装置2023年7月投产,设计年产400 kt苯乙烯产品。2023年,两套苯乙烯装置均出现了精苯乙烯塔再沸器频繁泄漏的问题,经多次停塔堵漏处理后,仍未得到有效改善,最终被迫更换新的再沸器,严重影响装置的稳定运行,造成了较大的经济损失。

1 装置概况

1.1 苯乙烯装置流程简介

原料乙苯与高温过热水蒸气混合后,进入脱氢反应器,在绝热条件和催化剂作用下,生成脱氢液与水的混合物,混合物经油水分离出脱氢液后进入精馏单元顺序精馏得到苯乙烯产品。安庆分公司两套苯乙烯装置脱氢液的精馏顺序稍有区别：1#苯乙烯装置脱氢液先进入粗苯乙烯塔,将苯、甲苯、乙苯分离后,塔釜得到的粗苯乙烯进入精苯乙烯塔精馏;2#苯乙烯装置脱氢液先进入预分塔,将苯、甲苯分离出来,接着塔釜液(组成为乙苯和苯乙烯)进入乙苯-苯乙烯塔分离出乙苯,塔釜得到的粗苯乙烯再进入精苯乙烯塔精馏。精苯乙烯塔塔顶产出合格苯乙烯产品,塔釜液送至薄膜蒸发器进一步回收苯乙烯后,产生的焦油送炼油装置处理。

1.2 精苯乙烯塔及再沸器

两套装置精苯乙烯塔及再沸器结构和材质均相同,精苯乙烯塔为两段金属规整填料塔,采用负压操作。由于塔釜液含有较多苯乙烯单体,为进一步减少苯乙烯聚合造成的损失,塔釜结构采用缩径设计并加装了隔板,以减少物料停留时间。此外,塔釜泵还设置了返回再沸器的强制循环流程,通过提高再沸器管程中物流的流速来减少苯乙烯的聚合。再沸器为一台固定管板立式热虹吸再沸器,壳体材质为Q345R,换热管材质为10#钢,热源来自0.35 MPa蒸汽。精苯乙烯塔操作参数见表1。

表1 精苯乙烯塔操作参数

2 泄漏过程及处理

2023年2月,1#苯乙烯装置精苯乙烯塔再沸器出现首次泄漏,经停塔堵漏处理,消除漏点后恢复使用。不久之后,再沸器又多次发生泄漏,造成装置无法维持运行,最终通过借用其他装置新再沸器来维持正常生产。2023年9月,2#苯乙烯装置精苯乙烯塔再沸器出现首次泄漏,停塔堵漏处理的同时,对塔釜结构进行了局部调整。恢复运行后不久,再沸器再次泄漏,最终更换新再沸器。2023年再沸器泄漏及处置具体情况见表2。

表2 再沸器泄漏时间及处置措施

3 原因分析

检查两套苯乙烯装置再沸器的列管及封头,可以清楚地看到列管表面的点蚀坑及上封头的冲刷痕迹,说明冲刷腐蚀是造成再沸器泄漏的主要原因。对再沸器管束进行涡流扫查,发现腐蚀减薄的部位主要集中在上部管板附近,说明冲刷腐蚀与物料的汽化有关联。精苯乙烯塔塔釜液的主要成分为苯乙烯、高沸物、聚合物、阻聚剂等(见表3),正常情况下不会在短时间内造成如此严重的冲刷腐蚀。那么,必然存在其他原因导致塔釜物料过度冲刷设备。

表3 精苯乙烯塔塔釜液质量分数组成 %

3.1 气相冲刷的影响

由于冲刷腐蚀部位集中于再沸器顶部,因此判断主要有两方面原因：一是再沸器上部气速过大,二是再沸器液位偏低造成气相空间变大。影响再沸器气速的因素主要是热负荷及强制循环线流量,经调查发现两套装置再沸器热负荷及强制循环线阀门的阀位均在日常操作范围。为排查再沸器液位低是否能造成影响,2#苯乙烯装置精苯乙烯塔塔釜隔板进行了加高处理,并在恢复运行期间保持再沸器满液位操作,结果再沸器在短时间内仍出现泄漏,说明腐蚀不是完全由气相冲刷引起。

3.2 阻聚剂的影响

精馏阻聚剂通常在脱氢液进入精馏单元时即进行加注,因其沸点高,在精馏过程中逐渐富集于精苯乙烯塔塔釜。如果阻聚剂本身对金属具有较强的腐蚀性,必然造成精苯乙烯塔再沸器发生腐蚀泄漏。2009—2021年安庆分公司1#苯乙烯装置使用2-仲丁基-4,6-二硝基苯酚(DNBP)与羟胺类真阻聚剂,精苯乙烯塔再沸器从未发生过泄漏。2021年10月,装置改用绿色缓聚剂与哌啶类真阻聚剂,1年以后,精苯乙烯塔再沸器出现了频繁泄漏,说明再沸器的泄漏与新阻聚剂的使用可能存在一定关联。然而,通过挂片试验发现,无论是绿色缓聚剂还是哌啶类真阻聚剂均对碳钢均无腐蚀,说明缓聚剂和真阻聚剂本身不会造成再沸器泄漏。尽管如此,与传统缓聚剂DNBP相比较,绿色缓聚剂在国内苯乙烯装置上使用的时间较短,长时间使用绿色缓聚剂是否会改变精苯乙烯塔塔釜液组成,仍有待进一步观察。

3.3 聚合物的影响

两套装置精苯乙烯塔再沸器发生泄漏期间均出现了塔釜泵过滤器频繁堵塞的现象,表明塔釜聚合物等杂质有明显上升。对过滤器中的杂质取样进行元素分析,发现主要是C、H以及Fe等元素,说明杂质主要由聚合物与少量金属碎屑组成。塔釜液中聚合物含量上升,加剧再沸器的冲刷,造成冲刷下来的金属碎屑与聚合物堵塞塔釜泵过滤器。聂清升[1]对东方石化有限责任公司苯乙烯装置精苯乙烯塔塔釜聚合物增加的情况进行了分析,认为主要原因是精苯乙烯塔漏氧,引起塔内苯乙烯发生聚合或者薄膜蒸发器运行不稳定,导致气相返回线携带了聚合物。李延海等[2]针对中国石化海南炼油化工有限公司(以下简称海南炼化)苯乙烯装置精苯乙烯塔再沸器出现频繁泄漏的原因进行了分析,认为除了漏氧,冲刷产生的铁粉会加速苯乙烯聚合,从而形成恶性循环,最终造成再沸器频繁泄漏。

对安庆分公司两套装置精苯乙烯塔进行气密检查,未发现明显气密泄漏的问题,因此判断塔釜聚合物上升的主要原因是冲刷产生的铁粉在塔釜与再沸器之间不断循环引起。

3.4 固体杂质的影响

安庆分公司1#苯乙烯装置2022年11月停工检修,2023年1月恢复开工,1个月后即出现精苯乙烯塔再沸器泄漏的问题;2#苯乙烯装置2023年7月首次开工运行,2个月后出现了精苯乙烯塔再沸器泄漏的问题。海南炼化苯乙烯装置精苯乙烯塔再沸器出现泄漏之前也经历了检修过程。可以看出,3套装置的再沸器发生泄漏前存在的共同特点是装置均经历了停工待开车状态。装置停工期间,设备需要进行检修与调试,由此会产生金属碎屑等固体杂质,装置开车过程中,这些固体杂质随着物料流动进入精馏塔,最终聚集在塔釜泵的入口过滤器处,然后被清除。但是,受精苯乙烯塔塔釜结构的影响,固体杂质进入塔釜后大部分会被隔板阻挡,只能随着物料流动进入再沸器。再沸器中的物料受到蒸汽加热开始气化,在气相与液相分界面处流速迅速增加,将夹带的固体杂质加速冲刷到管束内表面及上封头。冲刷产生的金属碎屑在重力作用下落入塔釜,进一步加剧冲刷,最终导致再沸器短时间内出现泄漏。另外,由于塔釜至再沸器的管线通常为全焊接管道,整体呈下弯弧形,在处理泄漏再沸器的过程中,管道中残留的固体杂质难以得到彻底清理,导致新更换的再沸器短时间内再次发生泄漏。如1#苯乙烯装置更换新再沸器后2个月停工检查,发现新再沸器上管板处列管再次出现较严重的冲刷减薄现象。

3.5 薄膜蒸发器的影响

薄膜蒸发器的原理是利用旋转的刮板使物料在加热的壁面形成一层薄膜,通过提高传热系数和减少停留时间来达到物料蒸发浓缩的目的,非常适用于黏度高、易聚合特性物料的蒸馏[3-4],绝大部分苯乙烯装置采用薄膜蒸发器来回收精苯乙烯塔塔釜液中的苯乙烯。安庆分公司两套苯乙烯装置的薄膜蒸发器结构相同,热源为0.35 MPa蒸汽,不足部分由1.25 MPa蒸汽减压供给。

1#苯乙烯装置精苯乙烯塔再沸器泄漏之前,薄膜蒸发器气相线频繁出现聚合物堵塞现象,聚合物经气相线进入精苯乙烯塔塔釜,加剧了对再沸器的冲刷。张振[5]研究了薄膜蒸发器气相线的聚合现象,排除了薄膜蒸发器“漏氧”诱发聚合的可能,认为是乙苯原料中二乙苯含量上升导致的聚合。经排查,安庆分公司乙苯装置在此期间停运了脱丙烯单元,乙苯产品杂质含量有所上升,应当是导致薄膜蒸发器气相线产生聚合物的原因。通过启停薄膜蒸发器实验,发现停用薄膜蒸发器后,精苯乙烯塔釜泵过滤器聚合物显著下降。

2#苯乙烯装置精苯乙烯塔再沸器泄漏期间,薄膜蒸发器气相线干净无杂物。检查薄膜蒸发器内筒时,发现内壁有刮板造成的刮痕,薄膜蒸发器刮板刮擦内壁产生金属粉末,这些粉末加速苯乙烯聚合并生成反式二苯乙烯,从而造成焦油结晶[6]。如果焦油返回精馏单元,很可能改变精苯乙烯塔塔釜液焦油形态,经排查,2#苯乙烯装置焦油未返回精馏单元,但检查精苯乙烯塔时发现填料底部有聚合物,判断原因可能是薄膜蒸发器存在“漏氧”,导致塔釜苯乙烯发生聚合,从而一定程度上影响到再沸器。

4 结语

受检修施工等因素影响,金属碎屑等固体杂质进入精苯乙烯塔塔釜,是导致再沸器频繁发生泄漏最有可能的原因;同时,薄膜蒸发器气相线产生聚合物及“漏氧”引起精苯乙烯塔塔釜聚合物含量上升,会进一步加剧再沸器的冲刷腐蚀。为防止新更换的再沸器再次出现泄漏,开工阶段需彻底清理精苯乙烯塔塔釜及塔釜至再沸器管线内的杂质,同时做好精苯乙烯塔及薄膜蒸发器气密工作,避免空气进入。

江明亮

中国石油化工股份有限公司安庆分公司

“十四五”收官与“十五五”开局之际，石化化工行业正处于转型升级、爬坡过坎的关键时期。安全生产治本攻坚三年行动深入推进，《加力推进石化化工行业老旧装置更新改造行动方案（2026—2029年）》明确提出，到2029年，各地2025年已确定的更新改造任务全面完成，2026年后新确定的更新改造任务按计划推进，老旧装置安全环境风险大幅降低，减污降碳协同取得积极成效，智能化、绿色化水平大幅提高。

石化设备安全运维是保障行业“安稳长满优”运行的生命线，设备检维修管理与安全运维技术的创新突破，事关行业本质安全与高质量发展大局。为推动我国石化企业设备管理与“智慧+预知性维修”深度融合，加快构建现代化石化产业智慧运维体系，搭建行业全产业链交流合作平台，经研究，中国石油和石化工程研究会联合相关单位定于2026年11月4-6日在安徽合肥召开“2026年（第十二届）石化设备安全运维管理与检维修技术交流会”（CNOPEC 2026）。

现将本次会议有关事项通知如下：

主办单位：

中国石油和石化工程研究会

协办单位：

中石研石化设备运维专家服务（中心）专业委员会

中国建筑业协会石化建设分会

中机维协石油石化建安检维修分会

青岛石化检修安装工程有限责任公司

恩纳湃克（江苏）工业设备有限公司

会务承办：

金鼎安科石化技术服务（北京）有限公司

报到时间：2026年11月4日

会议时间：2026年11月5日—6日

会议地点：安徽合肥（详见报到通知）

11月5日：开幕式及全体大会，特邀院士、领导、专家演讲；

11月6日：技术成果专题（上午）

分论坛一：石化转动设备升级改造和数智化运维成果；

分论坛二：石化设备安全运维创新成果应用案例分享。

1.国内外石化装置长周期运行发展现状与展望；

2.石化设备全生命周期运维管理和“智慧+预知性维修”应用成果；

3.《加力推进石化化工行业老旧装置更新改造行动方案（2026—2029年）》政策解读与落地实践；

4.安全生产治本攻坚三年行动深入推进与设备安全管理体系建设；

5.老旧装置超设计使用年限服役承压设备管理对策与思考；

6.大型石化企业设备健康管理探索与实践；

7.天然气地面工程和关键设备智能安全运维技术创新；

8.特种机泵：螺杆机、压缩机、离心泵、屏蔽泵等检修运维技术；

9.石油化工装置、管道管廊、罐区腐蚀防护与隔热保温；

10.液压工具、法兰扭矩及法兰连接完整性管理；

11.设备润滑油选用和智能润滑技术成果；

12.石化企业装置零泄漏密封技术（机械密封、干气密封、垫片等）；

13.石化企业大型装置、厂区管廊运维数字化转型、无人化升级方案，原油储罐安全预警、雷电预警装置、内浮顶选型、消防安全、巡检机器人、火情侦测与消防机器人、无人机等新型技术的应用；

14.现场仪表、控制阀、泄压阀、安全阀、阻火器、过程分析仪表、DCS、FCS等检修运维技术；

15.石化企业控制系统、关键设备国产化进展；

16.大型机组备品配件国产化、核心部件修复、再制造成果分享；

17.AI驱动预测性维护、数字孪生、工业互联网在石化设备运维中的创新应用；

18.石化罐区系统安全与VOCs一体化风险管控技术；

19.石油化工电气、仪表设备全生命周期管理与智能化升级。

20.石化特殊工况高端阀门安全节能改造、修复和检维修创新应用；

21.石化企业运维检修新技术、新工艺、新方案等国产化技术应用。

油气田、管道管网、炼油、石化、煤化工、化工、精细化工、新材料、磷化工、医药化工、储运码头等企业设备管理部门领导、专家及相关技术负责人；科研院所、高等院校；智慧运维、设备预知性维护、故障诊断、建安检维修、设备制造等企业代表；以及各级政府部门、行业协会、咨询评估机构、老旧设备风险评估服务机构等相关人士。

（2025年会议现场）

各有关单位：

当前正处于“十五五”开局起步的关键阶段，石油化工行业正处在能源结构深刻变革与数字化转型的关键交汇期。电气系统作为石化生产的“动力心脏”与“神经中枢”，其安全、稳定、高效、智能运行是企业实现“双碳”目标、构筑新型电力系统、推动高质量发展的基石。面对风电、光伏、氢能等新能源的大规模接入，以及老旧装置安全、能效提升的迫切需求，石化电气技术正朝着数字化、智能化、绿色化的方向加速演进。

为搭建产、学、研、用协同创新的高水平交流平台，深入探讨新质生产力驱动下石化电气技术的创新路径，中国化工学会将于2026年9月16-18日在陕西西安组织召开“2026年（第六届）石油化工企业电气技术创新发展大会暨新型智慧电网与电氢储多能源融合成果展示会”。

欢迎关注本次会议信息并积极参会。

一、大会主题

新质生产力源动力——推动石油石化电气技术与新型电力系统深度融合

二、主办单位

中国化工学会

三、承办单位

盛融华创（北京）能源科技发展有限公司

四、会议时间及地点

时间：2026年9月16-18日（16日报到）

地点：陕西西安（详见报到通知）

五、会议主要交流内容

（一）政策解读与行业趋势

1 .“双碳”目标下国家及地方能源政策、石化行业绿色转型政策导向与电气技术创新要求；

2.《加力推进石化化工行业老旧装置更新改造行动方案（2026-2029年）》中电气设备更新改造要求解读；

3. 新型电力系统构建对石化行业电气技术的机遇与挑战；

4. 氢能、储能等新能源产业发展规划与石化行业融合应用前景。

（二）新型电力系统建设与新能源耦合

1. 新能源（风电、光伏）大规模接入对石化电力系统安全运行带来的挑战；

2. 新能源微网融合在石化企业的增效应用；

3. 石化行业再电气化发展与新型电力系统建设实践；

4. 储能技术在石化企业“源网荷储”协同中的应用。

（三）电气设备安全与智能运维

1. 石化行业高压电气系统智能化升级与故障预警技术；

2. 变电站运行与管理、无人值守、云配电、智能用电技术应用；

3. 防雷防静电接地设计、在线监测、防雷预警装置及应用技术；

4. 抗晃电与电压暂降管理、不间断供电技术与储能方法；

5. 防爆电气设备最新标准与选用、智能化解决方案；

6. 高效节能电力电缆产品及绝缘管型母线新技术；

7. 全景感知技术在石油化工企业电气设备检修领域应用；

8. 数字化、智能化技术在石化电气运维中的实践应用（AI巡检、数字孪生等）。

（四）节能降碳与能效提升

1. 石化企业电气系统节能改造与能效提升方案；

2. 变频调速技术、调峰方法在石化行业的创新应用；

3. 企业电能质量管理、继电保护优化方案；

4. 石化企业电气系统低碳转型路径与实践策略。

（五）设备选型与国产化

1. 高压开关设备、智能开关柜的高可靠性要求及选型；

2. 智能UPS应急电源、UTS不间断切换开关的选用；

3. 高效节能电力电缆产品及绝缘管型母线新技术；

4. 石化企业电气设备国产化替代与供应链安全保障。

（六）新技术新装备展示

“电气技术创新成果展示区”——集中展示高端化、智能化、绿色化电气新技术、新装备、新材料，欢迎各企业积极参展。

六、会议安排

9月16日：大会报到

9月17日：开幕式及全天大会

9月18日：技术宣讲

七、参会人员

大会诚挚邀请中国石油、中国石化、中国海油、国家管网、国家电网、南方电网、中国大唐、国家能源、中国中化、中国航油、延长石油等行业电气领域知名专家、技术负责人，针对热点、难点话题，新政策、新标准、新方案、新技术等做技术交流和成果分享。