- 1
- 2
- 3
- 4
在化工生產(chǎn)中，由于工藝的需要，在流程中往往存在著各種不同的換熱過 程，換熱器就是用來進(jìn)行此項(xiàng)熱傳遞過程的設(shè)備，它可以使熱量從溫度較高的流體傳遞給溫度較低的流體，以滿足工藝的需要。換熱器的穩(wěn)定運(yùn)行在工藝生產(chǎn)中起著相當(dāng)重要的作用，一旦泄漏會(huì)嚴(yán)重影響工藝，造成兩種流體混合，導(dǎo)致不安全因素的產(chǎn)生。
某公司甲醇裝置中有一換熱 器為該裝置關(guān)鍵設(shè)備，該換熱器 在投用一年后發(fā)生泄漏。
1.設(shè)備技術(shù)參數(shù) 設(shè)備技術(shù)參數(shù)及操作數(shù)據(jù)見表1 筒體材質(zhì)為16MnR（熱軋狀 態(tài)），規(guī)格為φ1500mm×14mm,總 高8152mm。管板材質(zhì)為16Mn。厚度88mm，鍛件。換熱管材質(zhì)為10# 鋼，規(guī)格φ25mm×2.5mm，退火狀 態(tài)。折流板５件，厚度16mm，材質(zhì) Ｑ235－Ａ．換熱面積：669ｍ２。
2.泄漏情況 該換熱器于2004年投入運(yùn)行， 2006年7月系統(tǒng)停車時(shí)發(fā)現(xiàn)泄露。 打壓試漏時(shí)發(fā)現(xiàn)有34根換熱管泄露。其中有10根比較嚴(yán)重。由于當(dāng) 時(shí)生產(chǎn)任務(wù)較緊，該換熱器堵漏 完畢后，投入運(yùn)行，沒有做深入的 分析。 堵漏完畢后的換熱器投入 行3個(gè)月后又發(fā)現(xiàn)泄露，再次拆開檢查維修。在這次檢查時(shí)，發(fā)現(xiàn)有的換熱
管在距上管板90毫米處有斷開，隨即技術(shù)人員仔細(xì)檢查。用焊條在換熱器上管板上探測(cè)換熱管內(nèi)壁，發(fā)現(xiàn)大部分換熱管在距管板90毫米處用焊條滑動(dòng)時(shí)內(nèi)壁不光滑。于是技術(shù)人員決定將換熱管抽出一根檢查。換熱管抽出后，將懷疑有缺陷的部位刨開，發(fā)現(xiàn)該處有一不規(guī)則的環(huán)狀凹坑，換熱管內(nèi)表面其他部位良好，這
說明其他換熱管也存在環(huán)狀凹坑。通過查看設(shè)備制造圖紙，換熱器管板厚度為80毫米，凹坑距管板大約10毫米。
3.原因分析 該換熱器是一塔設(shè)備下部即塔釜換熱器，目的是加熱并蒸發(fā)塔釜液體，使塔內(nèi)獲得介質(zhì)蒸汽，介質(zhì)蒸汽上升與塔頂部流下的液體接觸混合，實(shí)現(xiàn)塔內(nèi)的物理化學(xué)反應(yīng)，該設(shè)備還有一個(gè)名字叫塔釜再沸器，實(shí)現(xiàn)塔釜液體再次沸騰的加熱器。該換熱器管程介質(zhì)為甲醇，殼程介質(zhì)為蒸汽，180度的蒸汽加熱甲醇，
使得甲醇沸騰。換熱器工作流程見圖2。 從常規(guī)腐蝕機(jī)理分析，塔體采用材料為16MnR，換熱器管程管箱封頭材料也為16MnR，換熱管為10#鋼。在塔內(nèi)和換熱器的管箱封 頭都沒有發(fā)現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，在換熱管內(nèi)，只是靠近上管板的地方發(fā)現(xiàn)腐蝕，說明換熱管的腐蝕在原 始選材有沒有考慮到或以前沒有發(fā)生的腐蝕。 由于
腐蝕部位靠近上管板，其他部位沒有腐蝕，且大部分的換熱管都出現(xiàn)在該部位腐蝕的現(xiàn)象，這說明腐蝕與材質(zhì)沒有關(guān)系，肯定是在工藝設(shè)計(jì)或操作方面有欠缺，導(dǎo)致?lián)Q熱管局部腐蝕。 換熱器管程的液位約有換熱管長度的三分之一到三分之二，殼程充滿蒸汽，其底部有冷凝液排出管線連接疏水器，保證殼程加熱效果。
當(dāng)換熱管內(nèi)的甲醇介質(zhì)被殼程蒸汽加熱沸騰后，變成甲醇蒸汽上升，由于殼程蒸汽溫度高于換熱管內(nèi)甲醇蒸汽溫度，甲醇溫度在換熱管內(nèi)上升時(shí)，一直被加熱，溫度上升。當(dāng)甲醇蒸汽進(jìn)入管板內(nèi)換熱管時(shí)，由于周圍沒有了蒸汽，甲醇蒸汽在經(jīng)過這段距離時(shí)，或甲醇蒸汽進(jìn)入上管箱后，沒有了加熱源，甲醇蒸汽中的部分
蒸汽變成液滴，附著在管 板內(nèi)換熱管管壁上，或上管箱內(nèi)的液滴落到上管板上，然后順著換熱管向下流。當(dāng)液滴順著管板內(nèi)的換熱管向下流出管板時(shí)隨即 被高溫蒸汽加熱，又變成甲醇蒸汽上升，如此的反復(fù)過程，使得上管板下部換熱管內(nèi)表面承受介質(zhì)相變，在特定的溫度環(huán)境下腐蝕，從而出現(xiàn)環(huán)狀凹坑。介質(zhì)蒸汽及
好的液滴流動(dòng)方向。
4.整改方法和采取措施 從上面分析的腐蝕機(jī)理，來尋找防止換熱管腐蝕的方法。首先在防止液滴下流的方式有兩種: 一可以增加蒸汽的溫度，來提高換熱管內(nèi)的介質(zhì)蒸汽的溫度，使 介質(zhì)蒸汽在離開換熱管后，來不及凝結(jié)就進(jìn)入塔體，進(jìn)入塔體和 即使有液滴冷凝，只會(huì)落到塔釜 液面，不會(huì)造成負(fù)面影響；二可以降低塔
頂壓力，使得換熱管內(nèi)介質(zhì)蒸汽的流速增加，即使有液滴冷凝，在流速較高的情況下也被帶入塔內(nèi)。 以上兩種方式是要改變工藝 操作條件，工藝操作條件改變后會(huì)影響其他設(shè)備的操作，這種方式在生產(chǎn)中是不會(huì)采取的。要想在不改變工藝操作條件的情況下，防止腐蝕，只有增加換熱管的材 料等級(jí)，將10#鋼的換熱管
改成不銹鋼，這樣冷凝的液滴在換熱管 內(nèi)反復(fù)蒸發(fā)不會(huì)造成換熱管的坑 狀腐蝕，從而保證換熱器的運(yùn)行，穩(wěn)定了生產(chǎn)。
5.結(jié)語 通過對(duì)換熱器進(jìn)行改造，將換熱管上部長約1米更換為不銹鋼材質(zhì)，既避免了腐蝕，又節(jié)省了制造成本。經(jīng)過近兩年的運(yùn)行，換熱器運(yùn)行良好，沒有發(fā)生泄漏，從而證明當(dāng)初的分析是正確的。