陕化尿素二段蒸发器腐蚀原因及处理

    陕化股份公司化肥厂二期扩建13万t/a尿素装置采用斯那姆氨汽提工艺，2000年4月份开车，生产很快稳定，产量不断提高，最高产量可达500 t/d，但是系统腐蚀逐年增加。2003年在460 t/d时，腐蚀明显增大。在2008年成品Ni最高达到0.6×10-6，而冬季产量在480 t/d以上或在400 t/d以下时，腐蚀反而会下降，Ni含量可以控制在0.3×10-6以内。

       原因分析

       我们对系统的Ni含量分段取样分析，结果在低压系统以前均在0.2×10-6以内，而成品粒子中Ni含量明显增加，而且粒子颜色明显变暗，可以认为系统的腐蚀主要在蒸发系统。在几次大检修中，对系统的各设备作了认真的检查、探伤和测厚。在高、中、低压设备均未发现明显腐蚀，而蒸发系统腐蚀较明显。一段蒸发加热器（E-114）、二段蒸发加热器（E-115）、二段蒸发分离器（V-108）腐蚀损坏严重，其中一段蒸发加热器（E-114）4年更换1台，二段蒸发加热器（E-115）1~1.5年更换1台。列管腐蚀变薄，花板焊缝腐蚀泄漏。二段蒸发加热器（E-115）一般在7个月时间就会产生泄漏，造成蒸发不稳定，尿素质量难以保证，生产被动。这与分析的结果完全相符，从而认为主要是蒸发系统的腐蚀。

       据有关资料提供的信息，二段蒸发加热器主要是冲刷腐蚀，物料流速特别大。所以把解决E-115的腐蚀作为重点，要解决这个问题，必须降低物料速度。

E-115是升膜式加热器，影响尿液的速度有两个因素：气体和液体流通的横截面积，尿素的浓度。  当生产负荷达到一定时，尿液浓度小，蒸发出来的气体量相对大，气体移出的速度大，拉动尿液上升的速度也大；当尿液浓度大时，蒸发出来的气体量相对较少，气体上升的速度会变小，拉动液体上升的速度也会变小。生产负荷较低时，蒸发出来的气体量较少，气体速度也变小，形成升膜流动过程很短，尿液的速度也会很低。当生产负荷很高时，大于了E-115的热效率。虽然蒸出的气体应该很多，但是由于E-115的加热效率有限，使得气体不能在E-115中完全分离出来，形成不了升膜或者升膜过程很短，所以产生的速度也很小。而尿液在E-115中完全是依靠一段和二段位差推动流过E-115，尿液速度也很小。

       通过以上分析，和系统腐蚀的情况相符合：产量在400 t/d以下低负荷和480 t/d以上高负荷时，系统的腐蚀明显变小；在460 t/d左右时，腐蚀明显变大。

处理方法

       1.增大气体和液体的流通面积，更换设备。

       2.改变物料组分。

       在现有条件下，提高进入E-115的尿液浓度，即提高一段蒸发和预浓缩的效率。由于P-106泵的汽化，我们将一段真空度控制在40~44 kPa，在40 kPa以下时，P-106泵经常汽化，生产不能连续进行。一段蒸发温度（T9502）从128 ℃提到130.5 ℃有效果，但成品Ni含量仍在0.4×10-6~0.5×10-6，不能完全解决。经过对预浓缩的观察和分析，预浓缩尿液出口温度为95~97 ℃，原设计为102 ℃。预浓缩壳侧甲铵出口温度114 ℃，设计温度在108 ℃。2009年大检修时对预浓缩设备进行了全面检查，发现E-113成膜管的尿液进入孔部分在制造时就未打通，还有一部分孔太小，未完全打通，还有被堵塞的情况，这样就造成了物料在列管中分布不均匀。部分管子不受料，造成干管不起作用，部分列管受料多，液膜变厚，传热和蒸发效率都会下降，使二段蒸发负荷增加，这也是提高一段真空度P-106泵汽化的原因。对所有的成膜管液相进料孔疏通，并用胀管的方法进行了扩孔，使孔径保持在2~3 mm，尽可能减少杂物堵塞，这样每个列管均匀受料，篜发面积增加，效率增加。

    改造效果

       开车后，预浓缩壳侧甲胺温度从113 ℃降到了105~107 ℃，预浓缩尿液出口温度从96 ℃提到102~104 ℃，热回收和蒸发效果非常明显。一段真空度可以提高到34~36 kPa，P-106泵运行也非常稳定。从2009年4月大检修到12月，无论生产负荷多大， Ni含量分析90%都在0.2×10-6以内，从未超过0.3×10-6，而且E-115也未发现泄漏。

       改变尿液组分完全可以控制尿液在二段蒸发加热器E-115中的速度，减缓对E-115的冲刷腐蚀，延长E-115的使用寿命，保证产品质量和稳定系统生产运行，而且热回收效果增强，尿素汽耗明显下降。