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二段蒸发加热器、分离器腐蚀原因分析及处理

[日期:2012-06-15] 来源:  作者:谢群力 [字体: ]

河南晋开投资控股集团在尿素生产过程中二段加热器曾发生过2次泄漏,造成真空度下降。

二段蒸发加热器是1台典型的管壳式列管换热器,其上、下管板材质为00Gr17Ni14Mo2,厚度为34 mm;列管材质为00Cr17Ni14Mo2,规格为Φ38 mm×1.6 mm×1800 mm,共88根;管板与列管采用强度焊,焊条牌号A022;壳体材质为Q235-B。工作时,浓度为95%、温度为125 ℃左右的尿液从加热器底部进入列管内,在沸点工况下,被管外蒸汽加热而使尿液中水迅速汽化,在上升汽流的抽携下,尿液在管内壁呈薄膜快速上升。在管顶高速喷出的尿液,经挡液板进入二蒸分离器进行汽液分离,获得浓度99.7%的尿液。

20072011年,216t/a尿素装置共使用、更换二蒸加热器3台。更换原因都是设备腐蚀导致泄漏或产品中Ni含量超标,影响尿素产品的质量。二蒸加热器腐蚀的基本情况如下。

12次更换二蒸加热器的原因都是上管板与列管连接焊缝区内产生气孔和微裂纹腐蚀泄漏或变形,用冷凝液查漏时,泄漏处似喷泉四射,焊缝表面粗糙,有较严重的坑蚀、针孔、裂纹现象。另外2次是拆检时发现上管板与列管连接焊缝区已很薄,腐蚀严重,产品Ni含量超标进行更换。

220116月蒸发系统出现二段视镜不稳定,时而满液,时而正常,二段下液不畅,真空度和温度波动较大,蒸发系统无法正常生产。拆检发现二段分离器挡液板的支撑腐蚀,导致挡液板脱落,挡住了二段下液口,致使下液不畅,对产品质量造成影响。

320117月蒸发系统出现真空度波动,而且波动越来越大,甚至真空度都提不起来,被迫停车。后经停车置换、试压,发现二段分离器下液管弯头处腐蚀,致使真空度无法满足。

腐蚀原因分析如下。

(1)2套尿素装置设计能力为16t/a。从2008年开始,每年产量均超过设计能力,最高610 t/d,平均570 t/d 。由于设备长期高负荷运行,投入产出量较大,蒸发气流速很高,造成出口管及焊缝冲刷腐蚀严重,加之材质为00Gr19Ni10,抗腐蚀能力低,使出口管壁厚锐减且焊缝泄漏时有发生。

(2)生产不稳定,产量不均衡,负荷不稳定,系统工艺操作指标波动较大,设备不能均衡使用,使腐蚀速率两极分化,难以控制,也是造成设备腐蚀的因素之一。

针对上述原因分析,控制腐蚀的措施如下。

1.尽管316L不锈钢在尿素生产体系中比较耐腐蚀,但由于二蒸加热器操作温度在(140±2)℃,同时由于流体在加热器上部列管中的流速基本处于高亚音速的高速状态,流体对316L不锈钢的腐蚀非常剧烈。为更好地提高其抗晶间腐蚀性,大修时进行拆检、修复和更换,防止长期使用造成换热管爆管。

2.在正常操作压力范围内,流体的流速特别大,尤其是对于列管的上部,冲刷腐蚀的作用更加明显。由于升膜加热器为列管式加热器,可以根据加热器的使用情况和周期,有计划地将加热器进行反装使用,以延长加热器的使用寿命。

3.针对尿素溶液具有双沸点的特性和两段真空蒸发的工艺特点,从自动控制和人工操作两方面进行优化。

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