高圧熱交換器は常に故障していますか？知っておくべき4つの一般的な故障

圧力損失の大きさは直接ユニットのエネルギ消費量に影響を与える
加水分解装置では、ほとんどの高圧熱交換器がリサイクル水素回路で使用され、圧力損失はリサイクル水素コンプレッサーのエネルギ消費量に直接影響を与える。一通過型加水分解装置の場合、リサイクル水素コンプレッサーのエネルギ消費量は全体のユニットエネルギ消費量の約15%～30%を占める。したがって、高圧熱交換器における圧力損失はユニット全体のエネルギ消費量に大きく影響し、低い圧力損失は運転コストの削減に寄与する。

熱交換器は厳しい条件下で動作する
加水分解装置は高圧、水素濃度の高い環境下で動作しており、設備と材料には高い要求が課される。一部の緊急状況では、反応系を0.7MPa/分または2.1MPa/分の速度で減圧する必要がある。このような急速な減圧時、高圧熱交換器内の圧力は急速に低下し、温度は急速に上昇するため、漏れや火災のリスクが高まる。

規模の拡大により製造難度が増す
近年、大規模ユニットの急速な発展に伴い、高圧熱交換器のサイズも増大し、製造の複雑さが増している。ねじ込みリング式熱交換器の場合、直径1600mmを超えるユニットは大規模とされ、加工の難しさが増す。チューブシートは変形しやすく、平らさが厳しく求められ、内部漏れにもより脆弱である。過去2年間で、直径φ1800mmのねじ込みリング式熱交換器が登場したが、その製造難度はさらに高く、内部漏れのリスクも大きい。

窒素、硫黄、その他の不純物の高含有率による腐食とコーキング
加水分解装置の原料中の窒素含有量は主に500～2000μg/gの範囲にある。反応器からの排出物に含まれるアンモニアは、硫化水素または微量の塩酸と結合してアンモニウム塩を形成する。加水分解装置におけるアンモニウム塩の結晶化温度は主に160℃から210℃の範囲であり、排出物中のアンモニア含有量が高いほど結晶化温度も高くなる。また、塩化アンモニウムは亜硫酸アンモニウムよりも結晶化しやすい。

アンモニウム塩を溶解し、堆積物下の腐食や浸食腐食を防ぐために、断続的または連続的な水注入が必要となる。これは熱交換器の内部漏れやチューブの穿孔につながる可能性があるためである。加水分解装置の原料には脱アスファルト油、FCCディーゼル、コークスディーゼル/ワックスオイル、直留ディーゼル/ワックスオイルなどが含まれる。原料-排出物熱交換器の動作温度は通常190℃から440℃の範囲である。原料中の芳香族化合物、樹脂、アスファルテンは高圧熱交換器でコーキングしやすく、不純物の含有量が高いほどコーキングが起こりやすい。コーキングは熱伝導効率を低下させ、圧力損失を増加させる。重度の場合、装置の停止を強制することもある。