甲醇精餾再沸器內(nèi)漏現(xiàn)象及處理

袁志峰，雷 達(dá)

（中國石油寧夏石化公司化肥一廠，寧夏銀川 750026）

甲醇精餾再沸器內(nèi)漏現(xiàn)象及處理

袁志峰，雷 達(dá)

（中國石油寧夏石化公司化肥一廠，寧夏銀川 750026）

針對甲醇精餾再沸器內(nèi)漏現(xiàn)象及其危害，從工藝、設(shè)備兩個方面進(jìn)行分析探討，并提出相應(yīng)的改進(jìn)措施。

甲醇精餾；再沸器；內(nèi)漏；原因分析；改進(jìn)措施

寧夏石化公司年產(chǎn)50 kt聯(lián)醇裝置以天然氣為原料，采用低壓法合成粗甲醇，經(jīng)兩塔精餾獲得精甲醇產(chǎn)品。粗甲醇中的成分為甲醇、水以及溶解于甲醇中的CO2和合成反應(yīng)過程中生成的高級醇、丙酮等有機(jī)雜質(zhì)。粗甲醇依次經(jīng)過預(yù)精餾塔、主精餾塔處理，獲得精甲醇產(chǎn)品。其中，預(yù)精餾塔的作用是脫除CO2、甲酸甲酯、乙酸乙酯、二甲醚等輕組分雜質(zhì)，這些組分通過水封槽排至高位進(jìn)行放空；主精餾塔主要是除去粗甲醇中的雜醇油和水分以及其他重組分，以獲得純度較高的精甲醇。該裝置自開車以來，甲醇精餾再沸器內(nèi)漏嚴(yán)重且頻繁（3～5個月就會出現(xiàn)一次），使蒸汽消耗增加，有時還會因冷凝液進(jìn)入精餾塔內(nèi)，造成塔壓升高，影響裝置的長周期運(yùn)行及產(chǎn)品質(zhì)量。

1 再沸器概況及內(nèi)漏情況

1.1 設(shè)備概況

寧夏石化公司甲醇精餾有兩臺再沸器，分別為預(yù)塔再沸器（4119-E8）和主塔再沸器（4119-E11），兩臺再沸器均為立式熱虹吸式。自2006年裝置建成后，兩臺換熱器在用期間，每5個月左右就發(fā)生一次泄漏。兩臺換熱器的材質(zhì)均為20＃鋼，其主要工藝參數(shù)見表1。

表1 再沸器工藝參數(shù)一覽表

1.2 內(nèi)漏現(xiàn)象及危害

預(yù)塔、主塔再沸器內(nèi)漏后，與正常工況相比，主要的變化與表現(xiàn)有以下幾點(diǎn)：①預(yù)塔再沸器疏水閥閥位偏小情況下，塔溫偏高（見表2）；②相同負(fù)荷下，預(yù)塔進(jìn)主塔物料流量比正常運(yùn)行時高（見圖1）；③經(jīng)主塔精餾分離后，排水量較大，兩臺泵輸送量相同的情況下，塔底液位偏高；④甲醇成品水含量偏高（見表3）。

表2 預(yù)塔塔溫情況

表3 成品甲醇水含量情況

圖1 主塔進(jìn)料量的變化

再沸器內(nèi)漏后，大量的蒸汽及冷凝液進(jìn)入精餾塔，破壞了整個甲醇精餾系統(tǒng)的平衡：①預(yù)塔再沸器內(nèi)漏后，由于大量蒸汽進(jìn)入預(yù)塔，再沸器疏水量減少，而預(yù)塔溫度偏高，表現(xiàn)為進(jìn)料量增加；②整個甲醇溶液中水含量增加，主塔精餾負(fù)荷增加，（重組分）水含量增加，塔溫上漲，成品水含量超標(biāo)。

1.3 拆檢情況

再沸器停車試漏及全面拆檢都會發(fā)現(xiàn)，換熱器管束存在泄漏，且漏點(diǎn)主要集中在上下封頭管板（見圖2）。在對管板和管束堵漏的過程中，看到這些泄漏的管束存在不同程度的減薄和斷裂現(xiàn)象，殼程入口處也有明顯的沖刷腐蝕。

2 原因分析

據(jù)內(nèi)漏現(xiàn)象，并結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行情況和有關(guān)理論，經(jīng)認(rèn)真分析后，認(rèn)為內(nèi)漏的原因主要是換熱管在運(yùn)行時受熱不均而產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力及介質(zhì)沖刷腐蝕造成的。

2.1 設(shè)備方面

從設(shè)備方面分析，主要有以下幾點(diǎn)原因：①再沸器管程入口無擋板，使塔底液直接沖蝕管束與管板的焊道部位，造成管束與管板之間出現(xiàn)縫隙，產(chǎn)生泄漏；②再沸器換熱管材質(zhì)為20＃鋼，抗腐蝕能力較差，沒有采取必要的防腐措施；③再沸器在制作、管束焊接過程中，溫度場分布不均產(chǎn)生熱應(yīng)力及殘余應(yīng)力等，再加上焊接時焊接質(zhì)量不過關(guān)，這些都可能成為（內(nèi)漏的）隱患。

圖2 換熱器拆檢管板的實(shí)際情況

2.2 工藝方面

從工藝方面分析，主要有以下幾點(diǎn)因素：①再沸器蒸汽用量調(diào)節(jié)閥在再沸器后面，其實(shí)為液位調(diào)節(jié)閥，排放的主要是蒸汽冷凝液，這樣，把蒸汽就充分利用了，而長期處于氣液混合介質(zhì)進(jìn)入再沸器的狀態(tài)，加大了對再沸器的沖刷腐蝕；②有時由于工況波動和開、停車等情況，易造成塔底液位經(jīng)?？刂七^低或波動較大，塔底液流經(jīng)再沸器列管上部時，就變成了過熱蒸汽，使列管換熱不均勻，產(chǎn)生的熱應(yīng)力較大；③精餾系統(tǒng)運(yùn)行中若不加堿，精餾塔底液呈弱堿性，會使泡沫層增厚，結(jié)垢嚴(yán)重，管束換熱不均勻而產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力。

3 改進(jìn)措施（見圖3、4）

（1）在下封頭內(nèi)側(cè)（塔底液入口處）水平方向加一擋板（見圖4），以避免塔底液對管束與管板焊道的直接沖蝕。

（2）對再沸器管程進(jìn)行鎳磷鍍等預(yù)膜防腐處理，這比選用不銹鋼材質(zhì)更經(jīng)濟(jì)、實(shí)用。

（3）在管束焊接時，要嚴(yán)肅工藝紀(jì)律，保證焊接質(zhì)量，最好采用對稱施焊，以減小熱應(yīng)力。

（4）將再沸器溫度調(diào)節(jié)改為蒸汽流量調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)閥設(shè)置在入換熱器蒸汽管線上（見圖4），這樣就避免了再沸器上管板長時間在液擊狀態(tài)下工作。

（5）盡量維持冷凝液系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，據(jù)合成、精餾溫度有預(yù)見性地進(jìn)行調(diào)節(jié)，避免負(fù)荷大幅度波動。

（6）嚴(yán)格控制堿液的加入量，控制兩個塔釜液的p H值在7～9之間。

圖3 改進(jìn)前的實(shí)際情況

圖4 改進(jìn)后的實(shí)際情況

［1］張子鋒，張凡軍主編．甲醇生產(chǎn)技術(shù)［M］．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007．

［2］廖巧麗，米鎮(zhèn)濤主編．化學(xué)工藝學(xué)［M］．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001．

［3］《化工百科全書》編輯委員會．化工百科全書［M］．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1999．

Methanol Distillation Reboiler Internal Leakage and the Countermeasures

YUAN Zhi-feng,LEI Da
（The First Fertilizer Branch of Petrochina Ningxia Petrochemical Company，Yinchuan Ningxia 750026，China）

Analyze and explore methanol distillation reboiler internal leakage and its harm from two aspects：technical process and equipment，and the countermeasures are proposed．

methanol distillation；reboiler；internal leakage；reason；improving measures

TQ223．12＋1

B

1003-6490（2014）01-0082-03

2013-04-02

袁志峰（1984－），男，青海民和人，工程師，從事合成氨、尿素、甲醇生產(chǎn)運(yùn)行管理工作。