聚甲醛裝置塔頂冷凝器腐蝕的原因分析及對策

郭偉峰

（開封市聚甲醛基新材料創(chuàng)新型科技團(tuán)隊(duì)，河南　開封　475200）

聚甲醛裝置塔頂冷凝器腐蝕的原因分析及對策

郭偉峰

（開封市聚甲醛基新材料創(chuàng)新型科技團(tuán)隊(duì)，河南開封475200）

針對聚甲醛生產(chǎn)裝置中常見的冷凝器腐蝕現(xiàn)象，從介質(zhì)組份、物理沖蝕等方面分析換熱設(shè)備的腐蝕原因，并針對腐蝕原因提出行之有效的解決方案，旨在確保生產(chǎn)裝置的安全、高效、穩(wěn)定運(yùn)行，延長裝置設(shè)備的使用壽命，降低生產(chǎn)成本。

冷凝器；防腐蝕；甲酸；甲醛

開封龍宇化工有限公司為年產(chǎn)4萬t聚甲醛裝置，其主要工藝流程為甲醇原料制成甲醛，甲醛經(jīng)過催化劑反應(yīng)生成三聚甲醛和二氧五環(huán)，然后按照一定的比例聚合生成共聚甲醛。裝置在運(yùn)行生產(chǎn)中屢次出現(xiàn)冷凝器列管腐蝕泄漏的現(xiàn)象，不僅嚴(yán)重影響生產(chǎn)裝置的安全、高效、穩(wěn)定運(yùn)行，而且降低了裝置設(shè)備的使用壽命，增加了生產(chǎn)成本。

1　腐蝕現(xiàn)象

聚甲醛裝置回收系統(tǒng)頂部冷凝器經(jīng)數(shù)年運(yùn)行后，發(fā)現(xiàn)在管程物料進(jìn)口側(cè)、管壁、管頭及管箱底部均有較嚴(yán)重的腐蝕現(xiàn)象，如圖1所示。其中，管壁、管頭及管箱底部腐蝕前后數(shù)據(jù)對比結(jié)果見表1。

2　原因分析

2.1介質(zhì)腐蝕

該冷凝器的物料組分主要為甲醛、甲酸、水等，介質(zhì)溫度160℃左右，介質(zhì)pH值約1.3。由于甲酸的結(jié)構(gòu)特殊，它的一個氫原子和羧基直接相連，也可看作是一個羥基甲醛，因此甲酸同時具有酸和醛的性質(zhì)。甲酸的類醛基結(jié)構(gòu)使其既具有還原性，又具有很強(qiáng)的腐蝕性，而甲酸在高溫環(huán)境下顯然增加了對設(shè)備的腐蝕性。

圖1　聚甲醛裝置回收系統(tǒng)頂部冷凝器腐蝕現(xiàn)象

表1　管壁、管頭及管箱底部腐蝕前后數(shù)據(jù)對比結(jié)果

有人研究了不銹鋼在甲酸-水-甲醇中的腐蝕速度（連續(xù)試驗(yàn)400h），發(fā)現(xiàn)在甲酸、水和甲醇溶液中，其腐蝕速度不但隨溫度升高而升高，而且隨甲酸濃度升高而升高。所以，該設(shè)備的腐蝕主要為介質(zhì)中的甲酸成分引起。

2.2物理性沖蝕

該設(shè)備管程進(jìn)口介質(zhì)為氣液混合狀態(tài)，壓差較大，流速較高，進(jìn)口距離管板較近，冷凝器結(jié)構(gòu)無任何防沖措施，在液滴長期沖擊作用下，致使接管內(nèi)、管板管頭和管箱底部都發(fā)生了較為嚴(yán)重的斑點(diǎn)狀沖蝕現(xiàn)象。

3　處理對策

3.1防腐蝕對策

在該冷凝器物料進(jìn)口側(cè)增加緩蝕劑，中和介質(zhì)組分中的甲酸，調(diào)節(jié)介質(zhì)pH值穩(wěn)定在5.0以上，減緩對設(shè)備金屬的腐蝕。

3.2防沖蝕對策

①考慮進(jìn)口側(cè)管板大量管頭已經(jīng)受損，為確保設(shè)備運(yùn)行質(zhì)量，決定對該管板所有管頭重新進(jìn)行焊接維修，在現(xiàn)場逐一打磨干凈后，PT確認(rèn)，然后進(jìn)行手工焊接，焊后PT檢查，并進(jìn)行泄漏試驗(yàn)和水壓試驗(yàn)。

②考慮殼體基本對稱，出口側(cè)管頭沒有腐蝕，可以將出口側(cè)管板掉換至進(jìn)口側(cè)殼體掉頭并翻轉(zhuǎn)，這樣會提高管板的耐用性。掉頭并翻轉(zhuǎn)后，殼程進(jìn)出管口規(guī)格不變；排放口和排氣口規(guī)格變化不大，不影響使用；各管口位置略有變化，安裝時調(diào)整配管；原鞍座翻轉(zhuǎn)到上面，可保留，以備后用；增加新鞍座，預(yù)先制造好，現(xiàn)場實(shí)配定位焊接；折流板缺口方向保持一致，無不良影響；銘牌架翻轉(zhuǎn)，可拆除后重新焊接［1］。

③設(shè)計(jì)制作活套式導(dǎo)流筒，安裝在管程進(jìn)口N1的連接法蘭之間。如圖2所示。該結(jié)構(gòu)由自身承擔(dān)物料的沖擊，且開口朝外，可取出替換，不會對管頭形成任何的沖蝕，能起到有效的保護(hù)作用，其負(fù)面影響是造成流通面積有所縮小且需要增加管口密封墊片［2］。

④考慮管口部位沖蝕較重，為防止管口繼續(xù)受到?jīng)_蝕影響，可視情況在進(jìn)口側(cè)管頭部位增加管帽結(jié)構(gòu)，但會在一定程度上影響換熱器的換熱面積，如圖2所示。

⑤為防止從導(dǎo)流筒出來的介質(zhì)對封頭形成沖蝕作用，在封頭底部增加一塊防沖板與封頭底部焊接。

圖2　冷凝器防腐蝕改造設(shè)計(jì)

4　應(yīng)用效果

換熱器經(jīng)過添加緩蝕劑和技術(shù)改造后，裝置在長周期運(yùn)行中有效減緩了腐蝕現(xiàn)象，減少了設(shè)備檢修頻率，節(jié)省了設(shè)備更換和裝置停車所產(chǎn)生的費(fèi)用（見表2）。

表2　改造前后腐蝕情況對比

通過對換熱設(shè)備改造前運(yùn)行2a和改造后運(yùn)行2a厚度腐蝕百分比的對比可以看出，經(jīng)過改造換熱設(shè)備的換熱列管厚度腐蝕百分比下降了30.83%，管箱底部厚度腐蝕百分比下降了17.81%，換熱列管的官帽厚度腐蝕百分比下降了46.07%，各項(xiàng)腐蝕指標(biāo)都得到了較好的控制，大大延長了設(shè)備的運(yùn)行周期。

5　結(jié)語

本文主要解析了聚甲醛裝置換熱器運(yùn)行中常見的腐蝕問題，通過對介質(zhì)和物理的腐蝕原理分析，提出了較為有效的防腐蝕措施，且經(jīng)過2a運(yùn)行對比各項(xiàng)腐蝕速率都有較大幅度的下降，既保證了生產(chǎn)裝置的安、穩(wěn)、長、滿與優(yōu)運(yùn)行，又延長了設(shè)備的使用周期，降低生產(chǎn)裝置的生產(chǎn)成本。

Cause Analysis and Countermeasures of Corrosion of Condenser Tower Overhead Condenser

Guo Weifeng
（Kaifeng Innovative Technology Team of POM-based New Materials，Kaifeng Henan 475200）

For condenser corrosion phenomena of POM production facility in common，the change reasons for corrosion of thermal equipment was analyzed from the media group，physical erosion and other aspects，and put forward the effective solutions for the cause of the corrosion，in order to ensure the safety，high efficiency and stable operation of the production device，prolong the service life of the device and reduce the production cost.

condenser；corrosion protection；formic acid；formaldehyde

TQ243.12

A

1003-5168（2016）05-0073-02

2016-04-19

郭偉峰（1986-），男，助理工程師，研究方向：化工設(shè)備管理和維護(hù)。

［1］楊挺.列管式換熱器的腐蝕分析與對策［J］.深冷技術(shù)，2014（4）：47-50.

［2］潘景福，李琦，王彥輝，等.甲醛回收塔防腐蝕材質(zhì)優(yōu)化分析與研究［J］.中國科技縱橫，2015（2）：67-69.