安阳九天精细化工有限责任公司1万t/a甲胺/二甲基甲酰胺(DMF)装置于2003年10月建成投产,采用华陆工程公司的甲醇液氨气相催化法专有技术和英国KPT公司的CO一步法专有技术。2004年10月,公司又投资1000万元,对装置进行了技术改造,甲胺和 DMF的生产能力都达到3万t/a。
过冷凝器是合成工序的主要生产设备,属Ⅱ类压力容器。该设备在制作焊接过程中,管板与换热器采用贴胀+强度焊结构,管程对接接头为DU4,壳程总缝DU11,环缝DU12,管程接管与壳程的焊缝采用G2;壳程接管与壳体的焊缝采用G16,角焊缝的焊角腰高按较薄件的厚度加工,法兰的焊接按相应的法兰标准实施。在近
过冷器泄漏原因分析
1.外力损伤。冷凝器在运输、安装等过程中由于受到外力的作用,往往会损伤暴露在外面的钢板外壳,使外壳出现裂纹或其他损坏,初期可能很小,不易被发觉,但使用一段时间后就会慢慢扩大,发生泄漏。
2.磨损腐蚀。有些冷凝器已经使用了多年,钢管壁受到冷却水内杂质的磨损及物料等的腐蚀,使管壁有一定损害。加上为了去除水垢、泥垢、锈等,每年都要进行1~2次的清洗,也对管壁及管壳造成一定的损伤。另外,一次水中含有的沙粒等硬物也会对管壁造成磨损。
3.焊接质量差。大多数情况下,冷凝器的泄漏是在端头花板与列管管头的焊缝上,焊缝泄漏,只能说明是焊接质量问题。由于这部分焊缝通常是采用手工电弧焊,其中存在着夹渣、气泡、焊缝不饱满及未焊透等情况,这些情况在初期很难判断,但使用一段时间后就会暴露出来。
4.换热管质量差。有时物料从列管间漏入管内,再从管口冒出来,这说明管壁有破损。因为列管式冷凝器暴露在外面的是钢板外壳,列管均匀分布在壳体内,且两头焊接在壳体两端的花板上,列管不会受到外力的损伤,而这些冷凝器使用时间还不太长,前面提到的磨损腐蚀损伤都不会太严重。因此,只能认为列管泄漏是部分钢管质量有问题。
泄漏处理方法
1.焊接修补。当过冷器的外壳损伤时采用焊接修补的方法,即在壳体的损伤或裂纹处用手砂轮磨出一道凹痕,然后在凹痕内堆焊,最后用手砂轮将焊口磨平。若壳体有裂纹时,为防止在打磨和焊接时裂纹扩大,可先在裂纹两端用手电钻钻出2个小孔。
2.焊接盲堵。冷凝器的列管是无缝钢管,用钢质锥堵(锥角约70°)镶入管两端孔内后,再将锥堵与管子焊牢。
3.对拉盲堵。该方法是在焊接盲堵的基础上总结出来的,其特点是简单、安全,不需动火,不影响正常生产,作为封堵漏管,切实可行。为了保证密封,达到完全堵漏的目的,除了螺纹上要涂密封胶或缠生料带外,还可以采用另外两种办法:一是在螺母上紧后,直接将螺母和螺栓伸出的端头焊封;二是在螺母上焊一小段盲管,封端头后成为一种特形螺母,特形螺母上紧后,伸出的螺栓头就被包在盲管内,其优点是螺母可再紧、再拆。
4.由于物料中含有甲醇、液氨、甲胺等易腐蚀介质,而原氨冷凝器换热管采用的是碳钢材质,使用较长时间后,容易形成腐蚀,列管泄漏较严重时,盲堵和焊堵都不能解决问题,因为被堵的列管若超过10%,就会减少太多冷凝面积,降低过冷器的冷凝能力。若冷凝器的壳体完好,只是部分列管泄漏严重,可将冷凝器整体拆开,更换全部或部分列管。 此外,由于循环水水质比较差,钙镁离子浓度比较高,极易造成结垢,堵塞壳程,减少换热面积,冷却效果变差,直接影响系统稳定运行。因此,可考虑将普通碳钢换热管改为不锈钢波纹管。波纹管传热系数大,不锈钢管壁表面光滑,使管壁不易结垢;不锈钢耐腐蚀性好,不会对介质产生污染;不锈钢波纹管工作温度可达
5.原氨冷凝器采用固定管板式结构,设备打开后发现壳程管束外结垢相当严重,如果对设备进行酸洗,必然会对换热管造成进一步的腐蚀。最终决定将此台换热器作为其他精馏塔的换热设备,新制作1台换热器替代原氨冷凝器。通过比较,我们采用U型管式氨冷凝器,这种结构的氨冷凝器既可以避免温差带来的热应力,又可以防止由于物料空速过快产生的管束振动而导致疲劳损坏。对于封头处的物料,可以通过安装导淋阀进行排净置换。
6.为了保证壳程内的物料有足够的流通面积,且符合GB151-1999《管壳式换热器》要求,我们将冷凝器壳程内的折流板由8块减少为3块,减小物料流通的阻力;同时在折流板上开20个Φ
运行维护措施
1.加强过冷器的壳侧排污工作,每班1次,每次0.5 h。
2.稳定工况,杜绝超温、超压运行,避免超高或超低负荷运行。
3.严格开停车工艺管理,开停车时升(降)温、升(卸)压速度不能过快,防止不锈钢衬里和碳钢壳体不均衡的膨胀(收缩)导致应力过大而产生裂纹。
4.做好每次设备大修检测工作,利用停车检修机会,对过冷器进行反清洗。
通过对甲胺过冷器的维修与改造,过冷器使用效果良好,系统阻力减小,解决了换热管的腐蚀问题,满足了甲胺装置3万t/a改扩后的高负荷生产的要求,保证了系统的安全、稳定、高负荷运行。