高 璐

聯(lián)化科技股份有限公司

芻議雙塔精餾主塔再沸器泄露原因分析

高 璐

聯(lián)化科技股份有限公司

雙塔精餾主塔再沸器在生產(chǎn)運(yùn)行中的過(guò)程中總會(huì)發(fā)生各種泄露問(wèn)題，我們必須綜合各種因素進(jìn)行分析，通過(guò)事實(shí)取證，找出再沸器的泄露的真實(shí)原因并找出解決對(duì)策。

再沸器；泄露；精餾系統(tǒng)

前言

公司精餾采用 DAVY 兩塔生產(chǎn)工藝，在精餾開(kāi)車(chē)過(guò)程中主塔再沸器列管經(jīng)常泄漏，目前已成為制約公司精餾系統(tǒng)長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行的主要影響因素。本文針對(duì)甲醇精餾系統(tǒng)主塔再沸器實(shí)際運(yùn)行狀況進(jìn)行分析，并就造成再沸器列管泄漏的因素提出了相應(yīng)措施。

1. DAVY 雙塔精餾工藝流程

考慮到整個(gè)系統(tǒng)中有大量低位熱能，因此本裝置甲醇精餾單元采用兩塔流程。其主要流程為在生產(chǎn)精甲醇工況下，粗甲醇被分為兩股。三分之二粗甲醇進(jìn)入穩(wěn)定塔達(dá)到 MTO 級(jí)甲醇產(chǎn)品的要求。 另外三分之一的粗甲醇通過(guò)兩塔精餾獲得 AA 級(jí)甲醇產(chǎn)品。在預(yù)精餾塔中輕組份在塔頂脫除送出界外。在精餾塔中塔頂產(chǎn)生的 AA 級(jí)甲醇先進(jìn)入精甲醇中間槽， 檢驗(yàn)合格后經(jīng)精甲醇輸送泵送至精甲醇成品罐。塔底產(chǎn)生的廢水送出界外。精餾塔下部采出雜醇油(主要組成為甲醇、乙醇、丁醇和水)通過(guò)泵送往雜醇油儲(chǔ)罐。

2.主塔再沸器的設(shè)備參數(shù)

甲醇精餾系統(tǒng)主塔再沸器其作用是用來(lái)為主塔塔釜提供熱源， 以使進(jìn)料液體甲醇?xì)饣笙蛏狭鲃?dòng)，其主要工作參數(shù)及設(shè)備材質(zhì)如表 1所示。甲醇精餾系統(tǒng)主塔再沸器的相關(guān)技術(shù)特征符合精餾塔的運(yùn)行要求，其隔板與管板、短節(jié)間采用角焊縫， 焊接角度大于 6 mm， 換熱管與管板的焊接采用氬弧焊自動(dòng)焊，脹接采用液壓脹接，換熱管與管板的焊接頭進(jìn)行 100% PT，I 級(jí)合格。

表1 主塔再沸器設(shè)備參數(shù)

3.主塔再沸器運(yùn)行環(huán)境簡(jiǎn)介

目前精餾塔的運(yùn)行采用了三種方式，一種是反復(fù)蒸餾水來(lái)進(jìn)行回收凝液，一種是精餾粗甲醇液體進(jìn)行全回流操作，另一種是精餾粗甲醇液體采出精甲醇。自 2010 年 7 月 3 日開(kāi)車(chē)以來(lái)， 精餾系統(tǒng)主要開(kāi)車(chē)是為回收蒸汽凝液，生產(chǎn)精甲醇的時(shí)間短暫。由于回收凝液運(yùn)行工況跟精餾甲醇工況差異較大，且穩(wěn)定操作比較困難，因此在回收凝液運(yùn)行期間，精餾塔和精餾塔再沸器均出現(xiàn)了不同程度的影響，再沸器出現(xiàn)頻繁內(nèi)漏的情況。以下就精餾塔再沸器泄漏原因進(jìn)行分析并就分析原因提出解決措施。

4.造成主塔再沸器泄漏的原因分析

在對(duì)精餾塔再沸器拆檢試壓時(shí)發(fā)現(xiàn)，有換熱管存嚴(yán)重爆管的現(xiàn)象，并呈圓形分布，同時(shí)很多根換熱存在不同程度的輕微泄漏，同時(shí)再沸器的管板連接處也存在不同程度的泄漏。在對(duì)再沸器檢查時(shí)，發(fā)現(xiàn)這些泄漏的管束均有相應(yīng)不同的減薄和斷裂現(xiàn)象，同時(shí)也存在一定程度的沖刷腐蝕現(xiàn)象。自 2010年開(kāi)車(chē)至今，主塔再沸器已堵管136 根，圖1為主塔再沸器堵漏分布圖。根據(jù)以上的現(xiàn)象，同時(shí)針對(duì)甲醇精餾塔的生產(chǎn)運(yùn)行情況及相關(guān)理論，從工藝及設(shè)備等方面進(jìn)行原因分析。

圖1 主塔再沸器堵管圖

4.1 設(shè)備方面

目前，結(jié)合本公司其他裝置運(yùn)行的同樣材質(zhì)換熱器的運(yùn)行情況，也曾出現(xiàn)過(guò)換熱管發(fā)生泄漏，類(lèi)似換熱器有三臺(tái)泄漏。從設(shè)備角度分析，主要有以下幾點(diǎn)原因。就目前的工藝條件而言，主塔再沸器的材質(zhì)選擇可能是換熱器列管泄漏的一個(gè)原因之一。管板材質(zhì)為：16Mn，換熱管的材質(zhì)為 20#，該材質(zhì)抗腐蝕能力差，采取相應(yīng)的防腐手段及措施不足。換熱器在生產(chǎn)制作、管束及管板焊接期間，溫度場(chǎng)分布不均勻產(chǎn)生熱應(yīng)力、殘余應(yīng)力等，同時(shí)在焊接時(shí)由于焊接質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，以上因素都有會(huì)成為換熱器內(nèi)漏的原因。

4.2 工藝方面

根據(jù)目前運(yùn)行情況，對(duì)精餾塔再沸器內(nèi)漏的工藝原因可能是：

①由于公司采用的兩塔精餾，正常生產(chǎn)運(yùn)行期間精餾粗甲醇，粗甲醇為弱酸性，具有一定的腐蝕性，雖然在生產(chǎn)期間通過(guò)添加堿溶液，并且控制預(yù)精餾塔后 pH 為 7～9，但是由于堿液與粗甲醇混合不均勻，將會(huì)導(dǎo)致再沸器出現(xiàn)局部腐蝕的現(xiàn)象。

②生產(chǎn)操作方式的影響。從實(shí)際生產(chǎn)上講，該換熱器換熱蒸汽規(guī)格較高，如壓力、溫度等。生產(chǎn)工藝參數(shù)的調(diào)節(jié)相當(dāng)重要，如在換熱器引蒸汽時(shí)，暖管時(shí)間不夠或暖管程度不徹底，這將在一定程度上使管板和列管焊縫處受力不均，亦可能造成了換熱器的泄漏。

③進(jìn)料組分的變化的影響。該換熱器設(shè)計(jì)應(yīng)為精餾專(zhuān)用，但目前用精餾水來(lái)回收蒸汽凝液，回收凝液的操作條件比精餾甲醇的操作條件苛刻，這也是造成換熱器泄漏的一個(gè)可能原因之一。同時(shí)，進(jìn)精餾塔的水質(zhì)量無(wú)法保證，是否滿(mǎn)足在高溫下多次蒸發(fā)冷凝，雜質(zhì)含量是否超標(biāo)，是否對(duì)管道和焊縫腐蝕，這幾方面均無(wú)法排除，但從塔底排出的凝液紅色銹蝕物。

④生產(chǎn)負(fù)荷大幅度波動(dòng)。 在精餾單元運(yùn)行期間，其主要作用是回收外管網(wǎng)的富余 1.1 MPa(G)蒸汽，在蒸汽系統(tǒng)蒸汽不足時(shí)，需要立即對(duì)精餾單元進(jìn)行減負(fù)荷操作。由于精餾塔生產(chǎn)負(fù)荷的大幅度波動(dòng)，亦可造成再沸器出現(xiàn)內(nèi)漏的情況。

⑤生產(chǎn)負(fù)荷達(dá)不到設(shè)計(jì)值。精餾系統(tǒng)自開(kāi)車(chē)以來(lái)， 一直保持30%～60%低負(fù)荷生產(chǎn)， 并且我公司的精餾單元采用的是兩塔精餾工藝，其主塔的特點(diǎn)是在低負(fù)荷生產(chǎn)時(shí)回流比大，消耗的蒸汽量也較大，因此造成了蒸汽側(cè)與工藝甲醇側(cè)壓差增大的可能性，在某種情況下也會(huì)加劇再沸器泄漏。

5.建議優(yōu)化措施

針對(duì)以上各原因的分析，建議采取以下的措施進(jìn)行優(yōu)化。

(1)更換材質(zhì)

就目前的情況，為長(zhǎng)周期運(yùn)行建議更換管板和換熱管的材質(zhì)，更換管板為：16Mn+304 復(fù)合板，換熱管更換為：304。(2)加強(qiáng)工藝過(guò)程操作

①在該再沸器使用之前制定再沸器的投用方案，嚴(yán)格細(xì)化再沸器投用的每一步驟，并要求崗位操作人員嚴(yán)格執(zhí)行。

②在進(jìn)行生產(chǎn)負(fù)荷調(diào)整時(shí)，操作人員務(wù)必緩慢操作，暖管務(wù)必慢且徹底，防止暖管過(guò)快或不徹底造成換熱器換熱管和管板受熱不均，造成焊縫應(yīng)力過(guò)大。

③在再沸器運(yùn)行期間避免出現(xiàn)快增減換熱器的蒸汽量，避免出現(xiàn)換熱器內(nèi)壓力波動(dòng)，對(duì)換熱器產(chǎn)生影響。

④在精餾塔再沸器運(yùn)行期間，加強(qiáng)精餾塔塔底液位的控制，維持精餾單元的運(yùn)行穩(wěn)定，根據(jù)精餾單元工況變化及時(shí)調(diào)整液位至正常值，以減少其波動(dòng)。

(3)強(qiáng)化設(shè)備檢修質(zhì)量管控。 在管束生產(chǎn)或檢修焊接時(shí)，加強(qiáng)對(duì)焊接工人的管理，嚴(yán)格焊接操作紀(jì)律，保證焊接質(zhì)量，應(yīng)采取對(duì)稱(chēng)施焊，以降低熱應(yīng)力。

(4)設(shè)備專(zhuān)用。由于之前該換熱器被用來(lái)回收凝液提供熱量，建議將換熱器專(zhuān)門(mén)用來(lái)為生產(chǎn)精甲醇提供熱量，不生產(chǎn)精甲醇時(shí)，就務(wù)必將該換熱器切出并加盲板隔離，利用工廠風(fēng)吹干，并通氮?dú)馕⒄龎罕Ｗo(hù)。

6.結(jié)語(yǔ)

綜上所述，雙塔精餾主塔再沸器的泄露原因是多種多樣的，由于不同因素的影響，在解決具體問(wèn)題的時(shí)候一定要采取合適的措施，唯有這樣才能從根本上解決泄露問(wèn)題。

[1]陳晶，王建波.再沸器泄漏原因分析及改進(jìn)措施[J].化學(xué)工程與裝備，2014，02：151-153.

[2]楊卓，劉文權(quán).丁二烯裝置萃取精餾塔再沸器技術(shù)改造[J].石油化工應(yīng)用，2010，05：94-95+100.