摘要：加氢装置换热器因为性能优异在化工生产中被广泛应用，但这一装置因为受到介质因素影响，氢气和油都有着易燃易爆的特性，一旦发生危险事故会对整个化工产生造成巨大的人员伤亡与财产损失。本文通过分析加氢装置换热器故障诊断模型，重点对化工加氢装置换热器故障因素及诊断作一深入的分析阐述，期望可以为相关的化工企业和从业人员日常管理提供建设性意见。
关键词：化工行业；加氢装置；换热器；故障诊断
近年来国家对化工生产安全性与环保性给予了充分的重视，这让化工生产安全监管和节能减排的责任更加重大，降低油品中的硫含量业已成为化工生产的主要方向。就现阶段化工企业生产情况来看，其降低油品硫含量的措施主要是利用加氢技术对油品中的硫醇性硫、噻吩和其他杂质加以脱离，以此得到高环保标准的油品。加氢技术在使用过程中主要包括加氢裂化和加氢精制两种工艺，可以有效将油品中的硫、氧、氮等物质以及重金属等杂质转换为低分子量产物。
1.化工加氢装置换热器危险性分析
加氢装置换热器借助其显著的优势在化工生产中得到了广泛的应用，但是同时这种装置有很大的危险性。就其特性来看，加氢装置换热器极易在受到介质因素的影响作用下出现爆炸等危险事故。同时加氢反应属于一种强放热反应，部分管线会因为处于高温高压环境下而发生氢催反应，催化剂反应过程中极易与活化过程发生爆炸事故[1]。除此之外，加氢反应尾气中所含有的部分氢气会与其他外界物质发生反应，一旦操作人员操作存在不当，即会引起设备泄漏，引发爆炸和火灾等事故。鉴于加氢装置换热器的工作环境为高温高压、易燃易爆，因而其在化工生产中被定义为甲类火灾危险装置，基于其装置特有的危险性，一旦发生事故即会对化工企业造成巨大的人员伤亡与经济损失，因而明确和掌握加氢装置换热器的故障类型及诊断依据等要点尤为关键。
2.化工加氢装置换热器故障诊断模型
加氢装置换热器故障诊断主要针对于装置中各个部位压力及流量，如图1，是加氢装置换热器故障诊断流程。作为化工企业生产中常用的设备装置，加氢装置换热器主要的加工对象是焦化柴油、焦化汽油与直馏柴油等，目前常用的两种设备有混合进料高压换热器和低分油换热器。混合进料高压换热器介质为反应流出物原料油，铵盐结晶堵塞管束，腐蚀严重，而低分油换热器介质为反应流出物低分油，管束局部有腐蚀穿孔的现象。
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图1 化工加氢装置换热器故障诊断流程
就化工加氢装置换热器故障类型来看，其主要有加氢反应器超温、高/低压分离器液位控制故障、安全仪表故障、加热炉熄火引发炉膛闪爆及循环氢压缩机故障等。需要特别注意的一点是，加氢装置换热器在进行加氢裂化、脱硫及脱氧过程中，催化剂极易发生放热反应，此时温度被急剧升高，因而需要注入急冷氢以此降解温度，从而保证催化剂床层温度处于稳定状态。如果加氢装置换热器出现液面过高的情况，则高压氢分子会进入到低分系统之中，从而导致系统超压引起爆炸。还有一点，如果低压分离液器的液位过高，低分气液位过低，极易导致脱丁烷塔压力过高，最终导致设备损坏[2]。
3.化工加氢装置换热器故障因素
3.1循环氢流量对化工加氢装置换热器温度的影响
反应床打进急冷氢和炉前混氢是加氢装置换热器内的两种反应氢量，因为炉前混氢需要通过装置加热后材可以与原料油一起被送至反应器入口，因而这一过程允许氢气流量小幅度对温度平衡产生影响。化工加氢装置换热器的加氢裂化反应与加氢精制反应均属于放热反应，当床层温度超过12-13℃时，其裂变速度可以增加1倍之多，如果正常温度超过25℃，则裂变速度可以增加4倍。
3.2冷剂中断对塔顶温度的影响
假设化工加氢装置换热器的其他控制器均可以正常工作，且相应的参数处于正常状态，但塔顶冷剂中断，最终引起塔顶超温，不仅会导致塔顶产品不合格，而且会对整个化工生产各个流程的顺利进行造成影响。另外，化工加氢装置换热器在运行过程中，塔顶温度也受到塔顶回流中断的影响。就其影响作用来看，塔顶回流中断后塔顶的温度会急剧升高，进而导致柴油与煤油的回收量增加，塔底尾油轻质油产品质量降低后会导致产品质量不合格。
3.3进料量对化工加氢装置换热器温度的影响
通常情况下，随着化工加氢装置换热器进料量的增加，装置内的空速会逐渐增大，这极易导致单位时间内装置所通过的催化原料增加，而原料与催化剂反应时间短的特点不仅会对化工生产产品质量造成影响，而且会增加化工加氢装置换热器的温度，增大设备故障发生率。当化工加氢装置换热器其他的操作条件不变时，则其进料温度也与化工加氢装置换热器温度之间有密切的联系。化工加氢装置换热器温度可以随着进料温度的增加而增加，产生这一现象的主要原因是因为加氢裂变反应从本质上来说属于放热反应，随着进料温度的增加，末端反应速率也会有所提高，进而导致化工加氢装置换热器温度升高。在进料温度过高的情况下，催化床层极易发生结焦现象，引起飞温，最终导致化工加氢装置换热器发生故障[3]。
4.结语
随着化工行业的发展，其对加氢装置换热器的应用安全性有了更高的要求，就目前加氢技术应用中的加氢裂化和加氢精制两种技术来说，其极易受到介质因素影响而导致设备发生故障，这对于化工行业安全生产极为不利。就现阶段研究成果来看，化工加氢装置换热器故障因素主要包括进料量、循环氢流量、进料温度、冷剂中断及塔顶回流中断等，为了保证加氢装置换热器安全运行，需要遵照加氢装置换热器故障诊断流程图及故障诊断模型对故障类型和原因进行全面的分析与排查，对一些极易引发危险事故的因素及时排除，以此避免对企业运行和人员伤亡造成影响，促进化工企业各项生产顺利进行。
参考文献
[1]王雅琨.加氢装置高压换热器故障分析[J].中国化工贸易,2019,11(05):192.
[2]李涛,张中洋.加氢裂化装置高压换热器腐蚀开裂原因分析及对策[J].石油化工设备技术,2017,038(04):57-61.
[3]赵寅.加氢裂化装置高压换热器故障情况及原因[J].当代化工研究,2019,39(03):143-144.