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        大型硫磺回收裝置末級(jí)硫冷凝器泄漏分析

        2017-12-02 07:59:01術(shù)阿杰中原油田普光分公司天然氣凈化廠四川達(dá)州636156
        化工管理 2017年33期
        關(guān)鍵詞:設(shè)備

        術(shù)阿杰(中原油田普光分公司天然氣凈化廠,四川達(dá)州636156)

        大型硫磺回收裝置末級(jí)硫冷凝器泄漏分析

        術(shù)阿杰(中原油田普光分公司天然氣凈化廠,四川達(dá)州636156)

        普光氣田天然氣凈化廠是國內(nèi)首座百億方級(jí)高含硫天然氣凈化工程,是我國“十一五”重點(diǎn)項(xiàng)目--川氣東送工程的核心組成部分,建設(shè)有6套12列凈化裝置及配套設(shè)施,年處理能力為120億m3,年產(chǎn)凈化氣95億m3,年產(chǎn)硫磺200萬t。在生產(chǎn)運(yùn)行過程中。

        凈化廠;硫磺;冷凝器;泄漏

        天然氣凈化廠處理的是高含硫天然氣,原料氣體H2S含量14.14%(v),CO2含量8.63%(v),有機(jī)硫含量340.6mg/m3,大部分設(shè)備介質(zhì)中均含有H2S和有機(jī)硫介質(zhì),總硫含量大致在0.01%~60.55%之間,而且水汽共存,主要的腐蝕介質(zhì)是溶于水的H2S、CO2介質(zhì)、胺液及其降解產(chǎn)物,這些腐蝕介質(zhì)對(duì)材料造成不同類型、不同程度的腐蝕,組合在一起對(duì)材料的腐蝕具有催化加速作用,造成凈化廠部分設(shè)備、管線腐蝕嚴(yán)重。

        1 高含硫凈化裝置工藝簡介

        天然氣凈化廠凈化裝置采用MDEA法脫硫、TEG法脫水、直流克勞斯及二級(jí)催化轉(zhuǎn)化法硫磺回收、在線制氫還原吸收尾氣處理、單塔低壓酸水汽提的高含硫天然氣凈化工藝路線。工藝流程簡圖如圖1所示。

        圖1 天然氣凈化工藝流程簡圖

        來自上游的高含H2S天然氣先進(jìn)入天然氣脫硫單元,經(jīng)過脫硫劑MDEA吸收后外輸清潔的天然氣產(chǎn)品。富含H2S的MDEA高溫低壓環(huán)境下,再生產(chǎn)生的含H2S酸性氣體送至硫磺回收單元,經(jīng)克勞斯?fàn)t反應(yīng)后,生成單質(zhì)硫,經(jīng)過三級(jí)冷卻后,形成液態(tài)硫,進(jìn)入液硫池。

        2 末級(jí)硫冷凝器腐蝕情況

        天然氣凈化廠末級(jí)硫冷凝器(E-307)由馬來西亞KNM公司制造,共有12臺(tái),均為固定管板式換熱器(?2500/?3000mm,總長17950mm),換熱管2316根,規(guī)格?38.1x4.19mm,長度7620mm,材質(zhì)為SA-179(10#)。

        在設(shè)備運(yùn)行過程中,多次出現(xiàn)末級(jí)硫冷凝器腐蝕泄露情況,造成管程液硫凝固,堵塞管束,嚴(yán)重影響到生產(chǎn)裝置的正常運(yùn)行。

        3 腐蝕原因分析

        122-E-307泄漏次數(shù)最多,通過宏觀檢查、內(nèi)窺鏡檢查、管板、管束腐蝕產(chǎn)物分析,對(duì)其進(jìn)行腐蝕泄漏原因分析如下:

        3.1 宏觀檢查。

        3.2 內(nèi)窺鏡檢查。

        3.3 管板、管束腐蝕產(chǎn)物微觀形貌分析。

        3.4 X射線衍射成分分析。

        此外需特別注意的是,原設(shè)備管頭焊接焊深為7mm,現(xiàn)場切割發(fā)現(xiàn)部分管頭焊接焊深僅有3mm,焊深遠(yuǎn)達(dá)不到設(shè)計(jì)要求,在酸性氣與管板溫差熱應(yīng)力、管頭焊縫殘余應(yīng)力共同作用下更易引起管頭應(yīng)力腐蝕開裂。

        4 應(yīng)對(duì)措施

        針對(duì)設(shè)備存在應(yīng)力腐蝕問題,對(duì)設(shè)備換熱管與管板連接結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行優(yōu)化,對(duì)管板進(jìn)行重新設(shè)計(jì),采用柔性薄管板代替原剛性管板,用以吸收熱膨脹,減小溫差應(yīng)力,避免應(yīng)力腐蝕開裂。同時(shí)對(duì)ND鋼(抗硫酸碳鋼)、10#滲鋁管、10#管及08Cr2Al?Mo鋼管進(jìn)行應(yīng)力腐蝕及均勻腐蝕試驗(yàn),通過多次腐蝕試驗(yàn),最終確定換熱管選用10#管。

        5 應(yīng)用后效果

        天然氣凈化廠2012年9月、2013年3月分別對(duì)發(fā)生過泄漏的122系列、141系列末級(jí)硫冷器進(jìn)行了更換,技改設(shè)備投運(yùn)后運(yùn)行效果良好,徹底解決了末級(jí)硫冷凝器頻繁發(fā)生腐蝕泄露的問題。

        6 結(jié)語

        通過對(duì)腐蝕現(xiàn)象及產(chǎn)物的分析,設(shè)備腐蝕的主要原因是管口應(yīng)力開裂,導(dǎo)致有液態(tài)水進(jìn)入殼程,與硫蒸汽形成酸性腐蝕。通過現(xiàn)場應(yīng)用證明,對(duì)于硫磺回收單元末級(jí)硫冷凝器,采用柔性管板代替剛性管板,可以吸收熱膨脹,減小溫差應(yīng)力,可以避免末級(jí)硫冷凝器管口應(yīng)力腐蝕開裂,減少末級(jí)硫冷凝器的進(jìn)一步腐蝕。

        [1]劉玉法,40kt/a硫磺回收及尾氣處理裝置的運(yùn)行,齊魯石油化工,1999年01期.

        [2]韓志華,硫磺回收裝置的腐蝕及防護(hù)措施,化工設(shè)計(jì),2009年03期.

        [3]張立勝,硫磺回收裝置腐蝕原因及機(jī)理研究,石油化工設(shè)備技術(shù),2011年05期.

        術(shù)阿杰(1983-)男,漢族,四川達(dá)州人,工程師,主要從事設(shè)備管理工作。

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