雒建虎

(神華新疆化工有限公司，新疆 烏魯木齊831404)

依據(jù)我國多煤少油的基本國情，煤制烯烴工藝應(yīng)運(yùn)而生。此工藝是石油、天然氣、煤炭三大原料制備低碳烯烴流程中的一個(gè)分支，是通過原料制備甲醇，然后甲醇再經(jīng)循環(huán)流化床反應(yīng)制取低碳烯烴混合氣的一種方法。近年來，甲醇制烯烴的項(xiàng)目在國內(nèi)大規(guī)模建設(shè)，甲醇及聚烯烴市場(chǎng)走向良好。眾所周知，目前甲醇制烯烴工藝主要有UOP的MTO技術(shù)、中石化SMTO技術(shù)、大連化物所DMTO及DMTO-Ⅱ代專利技術(shù)、神華SHMTO工藝等。在甲醇制烯烴工藝中，甲醇是需要在過熱態(tài)進(jìn)入反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)的，而甲醇過熱器作為非常關(guān)鍵的用來過熱飽和氣相甲醇的換熱設(shè)備，如果出現(xiàn)問題，裝置將無法滿負(fù)荷運(yùn)行，如果處理不及時(shí)還有可能造成裝置乃至全廠停車。本文所述的SHMTO工藝中，甲醇過熱器使用U形管式換熱器，自原始開車以來，持續(xù)異響并出現(xiàn)泄漏，多次造成裝置生產(chǎn)波動(dòng)。下面將對(duì)該換熱器的異響及泄漏原因進(jìn)行分析。

1 情況簡(jiǎn)介

對(duì)于甲醇過熱器，每種工藝設(shè)計(jì)各有不同，如SHMTO工藝使用中壓飽和蒸汽與甲醇換熱的臥式U形管換熱器、DMTO技術(shù)采用產(chǎn)品氣與甲醇換熱的立式固定管板換熱器(管、殼程壓差小)、UOP的MTO技術(shù)采用水蒸汽與甲醇換熱的固定管板式換熱器等等。如果該換熱器出現(xiàn)泄漏，生產(chǎn)就必須進(jìn)入低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，雖然部分飽和態(tài)氣相甲醇可通過加熱爐過熱，但加熱爐在設(shè)計(jì)上只是開停工階段短時(shí)間使用，長(zhǎng)期運(yùn)行存在較大風(fēng)險(xiǎn)。

1.1 SHMTO工藝甲醇進(jìn)料流程

約40 ℃的MTO級(jí)液相甲醇從罐區(qū)送至MTO裝置，經(jīng)4臺(tái)換熱器預(yù)熱升溫后，進(jìn)入4臺(tái)汽化器，使用蒸汽和汽提氣將甲醇蒸發(fā)；飽和態(tài)的氣相甲醇再經(jīng)蒸汽-甲醇過熱器進(jìn)行過熱，溫度達(dá)到200 ℃(設(shè)計(jì)值，實(shí)際達(dá)到120 ℃即可)以上時(shí)，進(jìn)入循環(huán)流化床反應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng)，生成低碳烯烴混合氣。

1.2 蒸汽-甲醇過熱器

某SHMTO裝置共設(shè)置2臺(tái)蒸汽-甲醇過熱器，主要作用就是確保氣相甲醇達(dá)到進(jìn)反應(yīng)器前的溫度，進(jìn)而使催化反應(yīng)正常進(jìn)行。

蒸汽-甲醇過熱器采用并聯(lián)工藝流程，正常運(yùn)行時(shí)2臺(tái)同時(shí)投用，管程介質(zhì)為中壓飽和蒸汽，殼程介質(zhì)為飽和態(tài)氣相甲醇。該換熱器采用臥式U形管型式，設(shè)計(jì)特點(diǎn)為：入口設(shè)置防沖擋板，以盡量減小氣相甲醇進(jìn)入換熱器殼程時(shí)對(duì)管束U形彎的沖擊。蒸汽-甲醇過熱器結(jié)構(gòu)示意見圖1，工藝參數(shù)見表1，結(jié)構(gòu)參數(shù)見表2。

1—管箱；2—蒸汽入口；3—管板；4—甲醇出口DN900；5—筒體；6—U型管束；7—甲醇入口DN800；8—防沖擋板；9—圓環(huán)形(U形彎處)+豎直單弓形折流板；10—凝結(jié)水出口

表1 蒸汽-甲醇過熱器工藝參數(shù)

表2 蒸汽-甲醇過熱器結(jié)構(gòu)參數(shù)

1.3 存在問題

自2016年9月裝置首次投料以來，該換熱器一直存在異響、泄漏等異常情況。以下針對(duì)上述異常情況進(jìn)行探討分析。

2 問題分析

2.1 異響及分析

某SHMTO裝置投料試車時(shí)，發(fā)現(xiàn)蒸汽-甲醇過熱器存在異常刺耳噪聲。2017年經(jīng)過2次檢修，對(duì)管束進(jìn)行修復(fù)，異常聲音仍未消除。2018年大修時(shí)更換新管束(長(zhǎng)度縮短至4.5 m，U形彎取消防沖擋板，其余材質(zhì)及結(jié)構(gòu)均與原管束相同)后，運(yùn)行中還是存在異響。

2.1.1 振動(dòng)頻譜

2017年1月，針對(duì)振動(dòng)及異響，委托一家公司對(duì)該換熱器進(jìn)行了振動(dòng)檢測(cè)，得出如下結(jié)論：振動(dòng)分析頻譜與近場(chǎng)噪聲頻譜高度一致，產(chǎn)生的振動(dòng)和噪聲頻率主要集中在 400～502 Hz，同時(shí)振動(dòng)烈度與噪聲強(qiáng)度具有一定程度的不穩(wěn)定性?？紤]換熱器的內(nèi)件結(jié)構(gòu)狀況和內(nèi)件安裝剛度等特性，該公司認(rèn)為，振動(dòng)與噪聲過大及波動(dòng)的原因是，換熱器入口防沖擋板的固定支撐剛度過低，流體沖擊防沖擋板和所在的支撐拉桿而產(chǎn)生顫動(dòng)。經(jīng)設(shè)計(jì)院及制造廠共同研究后，同年5月、7月兩次對(duì)入口防沖擋板進(jìn)行了改造，但投用后仍未見好轉(zhuǎn)跡象。

2.1.2 原因分析

1) 設(shè)計(jì)

蒸汽-甲醇過熱器設(shè)計(jì)與操作參數(shù)對(duì)比見表3。

表3 設(shè)計(jì)與操作參數(shù)對(duì)比

該換熱器振動(dòng)、異響較大，且持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，根據(jù)振動(dòng)檢測(cè)報(bào)告及兩次改造后運(yùn)行情況，分析認(rèn)為是以下6個(gè)因素綜合作用所致：

a) 殼程入口線速太大

設(shè)計(jì)線速可按式(1)計(jì)算得出：

V=Q/(ΔS×ρ)

(1)

式中：V——線速度，m/s；

Q——質(zhì)量流量，kg/h；

ΔS——流通截面積，m2；

ρ——密度，kg/m3。

其中：滿負(fù)荷時(shí)單臺(tái)換熱器甲醇進(jìn)料流量Q≈120 974 kg/h；

面積ΔS取U形彎處O形折流板內(nèi)空隙面積，即：

ΔS=S1-S2

(2)

式中：S1——O形折流板φ800內(nèi)環(huán)面積，m2；

S2——環(huán)內(nèi)換熱管所占流通面積，m2。

故

S1=3.14×0.82/4=0.502 4 m2

由O形折流板外徑φ1.292 m可計(jì)算出總面積為S=1.31 m2；由上述計(jì)算可知，O形折流板φ800內(nèi)環(huán)面積S1為0.502 4 m2；總換熱管數(shù)量為1 098根(549根U形管)。根據(jù)面積比可概算出環(huán)內(nèi)換熱管根數(shù)為419根。由換熱管規(guī)格(φ25 mm×2.5 mm)及根數(shù)可估算出環(huán)內(nèi)換熱管所占面積S2=0.205 6 m2。

故

ΔS=0.502 4-0.205 6=0.296 8 m2

通過克拉伯龍方程

PV=nRT=(m/M)RT

(3)

式中：P——壓強(qiáng)，kPa；

V——體積，L；

n——?dú)怏w物質(zhì)的量，mol；

R——玻爾茲曼常數(shù)，J/(mol·K2)；

T——絕對(duì)溫度，K；

m——質(zhì)量，kg；

M——?dú)怏w質(zhì)量，kg/mol。

及查理-蓋呂薩克定律

V1/T1=V2/T2=恒量

(4)

式中：V1、V2——分別為兩種不同工況下的體積，L；

T1、T2——分別為兩種不同工況下的絕對(duì)溫度，K。

可計(jì)算出氣相甲醇在進(jìn)料工況下的密度ρ≈3.4 kg/m3。

所以

V=Q/(ΔS×ρ)

=120 974/(0.296 8×3.4×60×60)

=33.3 m/s

在實(shí)際運(yùn)行中，2臺(tái)換熱器甲醇存在偏流，根據(jù)蒸汽用量可知，換熱器A負(fù)荷比換熱器B大1/4，流速更高。

查閱《化工原理》表6-9所示的管殼式換熱器內(nèi)常用的流速范圍【1】，殼體氣體流速宜選取3～15 m/s。而實(shí)際介質(zhì)流速已遠(yuǎn)超過此值，因此，這也是誘導(dǎo)振動(dòng)的根源所在。

b) 換熱器設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)存在缺陷，殼程入口正對(duì)著管束U形彎，大量氣相甲醇從環(huán)形折流板中間的換熱管縫隙穿過，直接沖擊管束。

c) 中壓飽和蒸汽在換熱管內(nèi)換熱過程中出現(xiàn)蒸汽-凝結(jié)水兩相流，產(chǎn)生連續(xù)的水錘。

d) 折流板設(shè)置不合理，存在死區(qū)，導(dǎo)致?lián)Q熱不均勻。

e) 換熱器維修時(shí)管束吊帶將局部管子壓彎。

f) 共振。

2) 制造

設(shè)備從安裝后首次投用就出現(xiàn)異響，通過實(shí)物與圖紙對(duì)比，認(rèn)為振動(dòng)與制造無關(guān)。

3) 操作

設(shè)備操作中未出現(xiàn)超溫、超壓等情況，認(rèn)為異響與操作無關(guān)。

4) 維修

設(shè)備維修時(shí)，需要用高壓水清洗管束外壁。由于管束吊裝不規(guī)范，以及豎直單弓形折流板的設(shè)置，吊裝時(shí)，靠近U形彎這一側(cè)的管束外側(cè)換熱管被吊帶勒彎。后續(xù)的幾次拆檢發(fā)現(xiàn)，被壓彎的換熱管中有幾根出現(xiàn)了剪切磨損及斷裂的情況，并且折流板上的孔洞被磨損擴(kuò)大。這也證實(shí)了換熱管確實(shí)存在一定的高頻振動(dòng)。

換熱管束在抽出后還有一個(gè)現(xiàn)象，即U形彎處部分內(nèi)側(cè)的彎管沖破外側(cè)的彎管擠出來(見圖2)，產(chǎn)生了交叉接觸，說明換熱管設(shè)計(jì)存在一定問題，同時(shí)也印證了以上幾個(gè)因素。

圖2 U形彎處變形

5) 小結(jié)

大流量氣相甲醇進(jìn)入換熱器殼程后，直接穿過O形折流板中心，經(jīng)管束U形彎處換熱管間縫隙通過。管束在U形彎處排列緊密，相互之間間隙很小，且投用熱介質(zhì)后，換熱管的伸長(zhǎng)量不一致，導(dǎo)致U形彎處部分彎管突破外圍彎管，使換熱管之間間隙變得更小，很多管子相互緊貼。強(qiáng)大的氣流使U形彎管之間產(chǎn)生碰撞，同時(shí)管內(nèi)又存在兩相流，換熱管在內(nèi)、外環(huán)境共同誘導(dǎo)作用下產(chǎn)生振動(dòng)，導(dǎo)致管子與折流板之間發(fā)生相互碰撞并產(chǎn)生磨損。

實(shí)際誘導(dǎo)管束振動(dòng)的不是入口防沖擋板，而是氣流的流通路徑。氣相甲醇在通道中具有高流速、短行程的特征，再加上不合理的折流板設(shè)計(jì)，使得流道路徑存在死區(qū)，導(dǎo)致振動(dòng)、異響較大。由此可見，設(shè)計(jì)應(yīng)該是主要原因。

2.2 泄漏及分析

從投料試車開始至今，MTO裝置因該換熱器泄漏，開工加熱爐共間歇運(yùn)行5次，累積時(shí)長(zhǎng)超過800 h，期間裝置只能低負(fù)荷維持運(yùn)行，不僅影響反應(yīng)產(chǎn)品分布及裝置平穩(wěn)運(yùn)行，還會(huì)造成燃料氣消耗、設(shè)備損耗、檢修費(fèi)用增加、公司效益下降等等影響，如果處理不及時(shí)，還有可能造成裝置緊急停車。

2.2.1 現(xiàn)場(chǎng)檢查情況

首次全廠大檢修時(shí)發(fā)現(xiàn)：換熱管在U形彎處發(fā)生變形；換熱器A有16根換熱管泄漏，換熱器B有2根換熱管泄漏；管板目測(cè)檢查，發(fā)現(xiàn)蝕孔；換熱管表面有積碳現(xiàn)象。2018年5月，換熱器管束泄漏量開始增大，同年7月大檢修時(shí)更換新管束(相同材質(zhì)，管束長(zhǎng)度縮短至4.5 m，U形彎處換熱管之間采取了加固措施)。更換新管束后，換熱器分別在2019年1月、3月、5月3次發(fā)生泄漏并導(dǎo)致無法繼續(xù)運(yùn)行，又各檢修1次。在此期間拆檢時(shí)的異常情況有：換熱管存在砂眼、管子表面凹坑、管板漏點(diǎn)、上半部分管束管子外表面嚴(yán)重積碳、管束水平中分面附近換熱管表面可見諸多蝕坑現(xiàn)象等等。

2.2.2 原因分析

1) 現(xiàn)象分析

根據(jù)以上拆檢管束的現(xiàn)象進(jìn)行如下分析：

a) 換熱管砂眼

個(gè)別換熱管本身存在質(zhì)量問題，在較高溫度、壓力的中壓飽和蒸汽作用下出現(xiàn)砂眼。

b) 換熱管表面發(fā)現(xiàn)腐蝕凹坑

殼程介質(zhì)為氣相甲醇。查閱GB 338及相關(guān)文獻(xiàn)可知，粗甲醇中約有百種雜質(zhì)，主要包括：有機(jī)酸、醇、醚、酮、脂【2】等，不可忽略的雜質(zhì)有甲酸、乙酸、甲酸甲酯等。有關(guān)文章指出：在精甲醇溫度低于100 ℃時(shí)，設(shè)備可以選用碳鋼材質(zhì)；粗甲醇溫度若低于75 ℃，設(shè)備也可以選用碳鋼材質(zhì)，但若高于100 ℃，則會(huì)對(duì)碳鋼設(shè)備造成嚴(yán)重腐蝕，而且溫度與腐蝕程度呈正相關(guān)。很多實(shí)際運(yùn)行案例中，也發(fā)現(xiàn)粗甲醇對(duì)碳鋼的腐蝕性很大【3】。對(duì)于MTO級(jí)甲醇來說，主要雜質(zhì)與上述分析相似，主要有乙醇、正丁醇、異丁醇、戊醇、丙酮、辛烷、甲酸甲酯以及其他雜質(zhì)等，酸度(以甲酸計(jì))約為0.000 9%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，甲酸甲酯約41 mg/kg，水分為5%～7%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))。實(shí)際檢測(cè)液態(tài)甲醇的pH值約為5～6，呈現(xiàn)弱酸性。

從MTO級(jí)甲醇的分析數(shù)據(jù)中，未發(fā)現(xiàn)存在氯與硫，推斷造成腐蝕的應(yīng)該是有機(jī)酸。雖然MTO級(jí)甲醇原料中有機(jī)酸含量很低，但對(duì)于裝置滿負(fù)荷時(shí)242 t的甲醇進(jìn)料量，在換熱器局部死區(qū)還是會(huì)出現(xiàn)累積濃縮。

本文所述的甲醇合成裝置自產(chǎn)甲醇中，甲酸甲酯含量約為0.01%～0.04%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，甲醇中的微量甲酸在換熱器極少數(shù)流通困難部位累積，濃度不斷增加。經(jīng)4.0 MPa、270 ℃的中壓飽和蒸汽加熱，0.25 MPa的氣相甲醇從104 ℃被加熱至190 ℃。甲酸甲酯在接近200℃的溫度以及甲酸的催化作用下，水解成為甲酸【4】，而且溫度越高越有利于水解反應(yīng)。再者，有機(jī)酸濃度的不斷升高，也會(huì)推動(dòng)正反應(yīng)的進(jìn)行。在滿負(fù)荷連續(xù)進(jìn)料的情況下，水解反應(yīng)持續(xù)向正反應(yīng)方向進(jìn)行，有機(jī)酸不斷被濃縮，對(duì)10號(hào)鋼材質(zhì)的換熱器局部造成腐蝕，同時(shí)，點(diǎn)蝕在自催化作用下，腐蝕速率不斷加快，在局部形成蝕坑，隨著時(shí)間的推進(jìn)，最終導(dǎo)致?lián)Q熱管腐蝕穿孔。

氣相甲醇最終出口的反方向靠近殼體位置，以及折流板的非流通通道區(qū)域，介質(zhì)幾乎無流動(dòng)，近似靜態(tài)，所以容易形成累積，而實(shí)際發(fā)生腐蝕的部位也剛好在此區(qū)域(見圖3)。

圖3 死角腐蝕情況

c) 管板漏點(diǎn)：腐蝕+沖蝕

某SHMTO裝置共有7臺(tái)汽包，包括反應(yīng)器外取1臺(tái)、再生器外取1臺(tái)、反應(yīng)器中壓蒸汽發(fā)生器4臺(tái)以及新CO余熱鍋爐1臺(tái)，設(shè)計(jì)工況共產(chǎn)生中壓飽和蒸汽約110 t，匯合并經(jīng)CO余熱鍋爐過熱段過熱后并入全廠管網(wǎng)，其中一部分經(jīng)減溫減壓器并入低壓蒸汽管網(wǎng)，另一部分經(jīng)減溫器降溫后供給該換熱器管程。

產(chǎn)汽的7臺(tái)汽包上水均為除氧除鹽水，水中帶有的微量鹽類基本在汽包中被脫除排出，汽包水以及所產(chǎn)飽和蒸汽的pH值控制在7～9。查閱文獻(xiàn)可知，蒸汽及凝液腐蝕基本源于氧和二氧化碳【5-6】。而該換熱器中整個(gè)換熱過程為無氧環(huán)境，蒸汽及凝液不會(huì)造成酸腐蝕。另外，發(fā)生堿腐蝕的條件為局部高溫?zé)狳c(diǎn)加過量游離堿【7】，而蒸汽及凝液中無游離堿，所以該換熱器管程也不會(huì)發(fā)生堿腐蝕，故可排除管程側(cè)介質(zhì)腐蝕。

通過觀察腐蝕孔洞發(fā)現(xiàn)，蝕孔呈現(xiàn)內(nèi)部腐蝕空腔大、外部洞口腐蝕范圍小的特點(diǎn)，可基本判斷腐蝕過程為由內(nèi)到外。

換熱管與管板脹接的縫隙為腐蝕提供了有利條件。 有機(jī)酸在管子與管板縫隙中濃縮，腐蝕原有管子與管板角焊縫并形成穿孔(見圖4)。一旦穿透，蒸汽將從管程漏入殼程，在約3.5 MPa壓差的推動(dòng)下，腐蝕孔被沖刷得越來越大，并沖刷周圍換熱管。同時(shí)高壓力的蒸汽進(jìn)入殼程，也會(huì)影響氣相甲醇的流暢通過，造成汽化器后氣相甲醇?jí)毫ι撸辜状歼M(jìn)料受到影響。

圖4 管板腐蝕情況

d) 管束上半部分換熱管表面存在積碳

來自罐區(qū)的液相甲醇里含一些長(zhǎng)鏈烷烴雜質(zhì)，可通過采樣做組分分析得出，也可簡(jiǎn)單地通過采樣后觀察純凈度以及靜置后檢查是否有析出物(這與甲醇合成裝置合成塔催化劑等相關(guān))來大致觀測(cè)。這部分雜質(zhì)在換熱器內(nèi)滯留并經(jīng)高溫蒸汽加熱后，其組分分解碳化，并堆積在管束外表面，形成黑色堆積物。

2) 從結(jié)構(gòu)上判斷

折流板的設(shè)計(jì)使殼程介質(zhì)流道存在部分死區(qū)，因此，缺口處無布管相比布管設(shè)置要好一些，且防沖擋板設(shè)計(jì)在殼體上較為合理。另外，振動(dòng)作用下，發(fā)生變形的換熱管與折流板相互剪切摩擦產(chǎn)生磨損，加劇腐蝕泄漏。

3) 對(duì)比類似溫度換熱介質(zhì)的U形管換熱器設(shè)置

C4烯烴轉(zhuǎn)化裝置的OCT預(yù)處理器再生氣預(yù)熱器(以下簡(jiǎn)稱預(yù)熱器)為中壓過熱蒸汽與低壓氮?dú)鈸Q熱的臥式U形管換熱器，現(xiàn)將二者就以下方面進(jìn)行對(duì)比：

a) 材質(zhì)不同：預(yù)熱器管束使用15CrMo，管板使用15CrMo；

b) 折流板型式不同：預(yù)熱器采用缺口無布管的水平雙弓形折流板，流體流通分布更均勻，不會(huì)存在流道死區(qū)，且入口無直接沖擊某一部位的情況，氮?dú)庖愿侠淼牧魍窂酵ㄟ^管束，振動(dòng)較小；

c) 蒸汽采用過熱蒸汽：預(yù)熱器使用的過熱蒸汽溫度遠(yuǎn)大于被加熱介質(zhì)，因?yàn)闇囟雀?、溫差大，所以無冷凝情況發(fā)生，換熱效果更穩(wěn)定，換熱管內(nèi)無兩相流；

d) 防沖擋板設(shè)置位置：預(yù)熱器的防沖擋板設(shè)置在殼體入口內(nèi)的殼體上，相比設(shè)置在管束上，效果要好一些。

4) 制造

在工藝操作參數(shù)均在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)的情況下，管束設(shè)計(jì)使用壽命為5年，而實(shí)際使用7個(gè)月后，管束就出現(xiàn)了泄漏的情況。管束失效與制造有一定的關(guān)系，如少數(shù)換熱管與管板脹接效果不佳等問題。

5)操作

在運(yùn)行過程中， 工藝操作參數(shù)超出設(shè)計(jì)范圍， 如： 在溫度、 壓力未超出設(shè)計(jì)范圍的情況下， 蒸汽設(shè)計(jì)使用量為11.65 t/h， 而實(shí)際使用量為13 t/h，泄漏后蒸汽使用量甚至最高達(dá)到了16 t/h。

在實(shí)際運(yùn)行中，換熱器一旦發(fā)生小范圍泄漏，就會(huì)造成溫度波動(dòng)，導(dǎo)致操作頻繁變化，如換熱器管程凝液罐滿液位、換熱管內(nèi)積液，使得換熱效率迅速下降。溫度、壓力的變化以及操作人員的判斷失誤導(dǎo)致的錯(cuò)誤操作，都會(huì)加快設(shè)備局部腐蝕、失效。

3 措施建議

3.1 換熱管選材

設(shè)計(jì)選型之初，未完全考慮到MTO級(jí)甲醇中微量有機(jī)酸帶來的影響，所以需要根據(jù)實(shí)際介質(zhì)及工況，選用等級(jí)較高、具備耐腐蝕性能的鋼材作為換熱管材質(zhì)。

3.2 結(jié)構(gòu)布置

優(yōu)化換熱管、折流板布置及入口防沖檔板形式，避免死角，使介質(zhì)流動(dòng)狀態(tài)更均勻【8】。

3.3 換熱管質(zhì)量

制造廠提高采購質(zhì)量，加大抽檢分析力度。

3.4 制造質(zhì)量

確保管子與管板的脹焊連接可靠。

3.5 積碳

盡量減少M(fèi)TO級(jí)甲醇中雜質(zhì)的含量；同時(shí)，降低高溫介質(zhì)溫度也可以減緩結(jié)焦情況。

3.6 操作

調(diào)整優(yōu)化操作，吸取經(jīng)驗(yàn)，出現(xiàn)異常時(shí)采取正確的處理措施。

4 SHMTO工藝蒸汽-甲醇過熱器改造

4.1 換熱器結(jié)構(gòu)型式改造

蒸汽-甲醇過熱器一直是某SHMTO裝置運(yùn)行的設(shè)備瓶頸之一。為徹底解決這一問題，2018年，設(shè)計(jì)院對(duì)該換熱器重新進(jìn)行了設(shè)計(jì)，由U形管式變更為固定管板式(筒體不設(shè)膨脹節(jié))，2019年大修期間實(shí)施改造。

4.2 換熱管材質(zhì)升級(jí)

實(shí)際改造中，將換熱管的材質(zhì)由10號(hào)鋼升級(jí)為S31603不銹鋼，應(yīng)對(duì)甲醇中的雜質(zhì)。

4.3 高溫?fù)Q熱介質(zhì)更改

將原管程介質(zhì)自產(chǎn)中壓飽和蒸汽更改為低壓過熱蒸汽，并重新進(jìn)行核算，確保換熱面積和換熱效率滿足原始工藝要求。

4.4 改造后的運(yùn)行狀況

經(jīng)過改造后的新?lián)Q熱器，運(yùn)行平穩(wěn)，雖然氣相甲醇溫度較原中壓飽和蒸汽換熱后的溫度(170～200 ℃)低，但也可以滿足甲醇制烯烴反應(yīng)的進(jìn)料溫度條件(130～150 ℃)。目前該換熱器已連續(xù)滿負(fù)荷運(yùn)行超過12個(gè)月，運(yùn)行狀態(tài)良好，無振動(dòng)異響及泄漏。

但有文章曾提到，管束材質(zhì)更換為1Cr18Ni9Ti后仍有腐蝕情況發(fā)生。還有文獻(xiàn)指出，ASTM 316L管束在殘余應(yīng)力和200 ℃弱酸性環(huán)境下會(huì)發(fā)生應(yīng)力腐蝕，同時(shí)碳含量超標(biāo)的316L管材會(huì)發(fā)生晶間腐蝕【9】。因此，除了增加材質(zhì)本身的耐腐蝕性能外，制造過程及管材質(zhì)量也要嚴(yán)格把控，否則同樣會(huì)有腐蝕情況發(fā)生。所以，實(shí)際效果還需要長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行來檢驗(yàn)。

5 結(jié)語

換熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和介質(zhì)選用很重要，同時(shí)粗甲醇的確會(huì)對(duì)碳鋼造成腐蝕，尤其是在溫度較高的情況下。很多甲醇凈化裝置還經(jīng)常出現(xiàn)硫化氫腐蝕的問題【7,10】。所以還是需要具體問題具體分析，根據(jù)實(shí)際情況選用相應(yīng)的高級(jí)別材料，但同時(shí)也需要一并考慮制造質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)實(shí)用性，節(jié)約投資及使用、維修成本。