薛海峰，张浩
（陕西长青能源化工有限公司，陕西 宝鸡721400）
［摘 要］陕西长青能源化工有限公司600 kt/a甲醇装置采用GE水煤浆加压气化、耐硫宽温部分变换工艺等。自2013年5月投产以来，变换汽提系统频繁出现汽提塔冷凝器腐蚀内漏、阀门腐蚀内漏、管线腐蚀外漏等问题。为此，对变换汽提系统腐蚀机理进行探究，基于实际生产情况，深入分析气化高硫煤带来的多元介质腐蚀问题，以及工艺条件如高速气液两相流带来的冲刷腐蚀等问题，并结合实际运行情况及技改项目的性价比分析，提出材料升级、工艺优化等腐蚀防控策略。长青能化变换汽提系统陆续采取了一系列优化措施（如2020年7月更换为钛材汽提塔冷凝器、2024年8月汽提塔分离器出口液相外送阀更换为内衬氟橡胶不锈钢阀等）后，腐蚀泄漏问题得到解决（至今钛材汽提塔冷凝器未出现换热管泄漏）或缓解，变换汽提系统基本上实现了安全、稳定、长周期运行。
［关键词］变换汽提系统；汽提塔冷凝器内漏；阀门内漏；管线泄漏；原因分析；选材方案；钛材；双相不锈钢
［中图分类号］TQ223.12+1 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2025）05-0043-05
0 引 言
陕西长青能源化工有限公司（简称长青能化）600 kt/a煤基甲醇装置采用GE水煤浆加压气化、耐硫宽温部分变换、林德低温甲醇洗净化、超优克劳斯脱硫、卡萨利中压甲醇合成（水冷式甲醇合成塔）、卡萨利四塔精馏工艺等，于2013年5月投产，总体运行情况较好。气化系统所产水煤气先经变换系统进行部分变换，对工艺气组分进行调整，变换气+未变换气经回收热量逐级降温后，工艺气（变换气+未变换气混合气）最后经洗氨塔洗涤脱氨后进入低温甲醇洗系统；洗氨塔产生的洗涤水送往汽提塔汽提（操作温度120～145 ℃），汽提塔以气化渣水处理系统高压闪蒸气作为热源，将洗涤水中溶解的NH3、H2S、CO等气体汽提出来，汽提塔釜液通过泵输送至气化系统回收利用，汽提塔顶气相经汽提塔冷凝器冷凝（温度70～110 ℃）并分离液相后得到主要成分（设计值，干基）为CO 13.770%、CO2 66.256%、H2 15.370%、N2 1.488%、H2S 0.570%、COS 0.022%、NH3 0.370%、CH4 0.060%及相应温度下饱和水蒸气的湿酸性气，湿酸性气经汽提塔分离器分离出含氨冷凝液后送动力锅炉掺烧（回收利用可燃组分）。
长青能化甲醇装置投产以来，变换汽提系统频繁出现汽提塔冷凝器（循环水冷却器）腐蚀内漏、阀门腐蚀内漏、管线腐蚀外漏等问题，严重影响系统的安全稳定运行。针对煤基甲醇装置变换汽提系统面临的复杂腐蚀问题，基于长青能化的实际情况，深入分析气化高硫煤带来的多元介质腐蚀问题，并对变换汽提系统腐蚀机理进行探究，结合变换汽提系统实际运行情况及技改项目的性价比分析，提出变换汽提系统腐蚀防控策略，如材料升级、工艺优化等多重防控措施。长青能化陆续采取一系列优化措施后，腐蚀泄漏问题得到解决或缓解，变换汽提系统基本上实现了安全、稳定、长周期运行。以下对有关情况作一介绍。
1 变换汽提系统腐蚀情况概述
1.1 汽提塔冷凝器频繁内漏
长青能化变换汽提系统汽提塔冷凝器于2013年5月投用，2016年7月开始出现换热管泄漏情况，截至2018年8月汽提塔冷凝器因换热管泄漏检修5次、共堵管119根（堵管率15.1%）；2018年8月系统大修期间汽提塔冷凝器进行整体更换[按原设计材质（管程S32168、壳程Q345R）重新制作]。第2台汽提塔冷凝器于2018年11月21日投用，其后换热管又不断出现泄漏现象，截至2020年6月21日，汽提塔冷凝器因换热管泄漏共计检修5次、堵管265根（堵管率33.7%）；2020年7月系统大修期间，更换为钛材汽提塔冷凝器（换热管材质升级为TA2、壳体材质升级为TA2+Q245R、复合板管板材质升级为16MnⅢ+TA2），运行至今，未出现换热管泄漏问题。
1.2 阀门腐蚀内漏
长青能化变换汽提系统选用304不锈钢阀，2017年3月发现汽提塔分离器出口液相外送阀内漏，为此，年度停车大修期间对阀门进行了更换（仍采用304不锈钢阀）；使用1 a后，该阀门再次出现内漏，2018年8月系统大修期间将该阀门材质由304升级为316L，但使用6个月后再次出现内漏，且内漏量较之前更大；2024年8月系统大修期间，将该阀门更换为内衬氟橡胶不锈钢阀，内漏情况得以好转。
1.3 管线泄漏
长青能化变换汽提系统管线材质均为304不锈钢，运行过程中汽提塔冷凝器出口管线频繁出现泄漏——汽提塔顶部安全阀弯头处、汽提塔冷凝器出口气相管线弯头处、汽提塔冷凝器出口液相管线、变换汽提系统管线焊缝及含氨冷凝液提浓泵叶轮等部位出现不同程度泄漏（或腐蚀），系统停车检修发现以上部位管线存在明显减薄，存在气液两相流的部位腐蚀尤为明显。
2 煤基甲醇装置变换汽提系统腐蚀机理分析
2.1 腐蚀介质与工艺条件
1）腐蚀介质。高硫煤经气化炉加压气化后，工艺气中H2S含量达（5 000～10 000）×10-6，且含一定量的有机硫（COS、CS2），有机硫在变换系统热回收单元降温冷却，溶解于冷凝液中而进入变换汽提系统。原料煤燃烧（气化）后，灰分中的Cl-[（200～500）×10-6]、F-等随粗煤气进入后系统，在变换汽提系统冷凝富集，腐蚀不锈钢设备及管线等。
2）工艺条件。变换汽提塔操作温度120～145 ℃、压力0.35 MPa，汽提塔塔顶气相冷凝后温度70～110 ℃，气液两相流流速高（＞5 m/s），导致冲刷腐蚀，弯头、阀门及汽提塔冷凝器底部腐蚀严重。
2.2 变换汽提系统腐蚀类型
更多内容详见《中氮肥》2025年第5期