混合氣體加熱器結(jié)焦淺析

楊鑫 仲小銳 辛鵬飛

摘要：混合氣體加熱器是苯胺裝置生產(chǎn)中對硝基苯和氫氣的混合氣體加熱的設(shè)備，它對裝置的長滿優(yōu)生產(chǎn)具有很大的影響。在苯胺生產(chǎn)中混合氣體加熱器易發(fā)生結(jié)焦現(xiàn)象，通過多年的生產(chǎn)實踐總結(jié)，對結(jié)焦的原因進行分析闡述，針對影響因素制定相應(yīng)措施，以便控制換熱器結(jié)焦發(fā)生，更好維護裝置的長效運行。

關(guān)鍵詞：汽化器; 加熱器; 結(jié)焦; 界面; 夾帶

1.生產(chǎn)現(xiàn)狀

硝基苯經(jīng)硝基苯加熱器預熱，與氫氣混合進入硝基苯汽化器后加熱汽化，形成的混合氣體經(jīng)混合氣體加熱器加熱后進入流化床。在苯胺還原裝置運行中，混合氣體加熱器（H-603）進出口壓差增大，經(jīng)過檢修中設(shè)備打開檢查，發(fā)現(xiàn)在混合氣體加熱器換熱管內(nèi)產(chǎn)生了嚴重結(jié)焦，致使換熱器管路堵塞嚴重，造成氣路不暢，導致氫壓機出口壓力接近控制高限值，致使裝置不能滿負荷運行，制約了裝置的長滿優(yōu)生產(chǎn)，嚴重影響到裝置的長效運行。

2.原因分析

通過對混合氣體加熱器換熱管中的結(jié)焦物分析，得出結(jié)焦物主要成分是硝基苯，經(jīng)多方資料查證液相硝基苯在高溫下易發(fā)生結(jié)焦反應(yīng)，說明混合氣體加熱器有液相硝基苯進入，同時在高溫下發(fā)生了結(jié)焦反應(yīng)。首先液相硝基苯的來源，只有是硝基苯汽化器，正常生產(chǎn)時汽化器的運行是穩(wěn)定的，但硝基苯汽化器（H-602）在裝置開車初期操作和蒸汽壓力波動大及負荷調(diào)整期間會發(fā)生液面波動，這就導致混合氣體中夾帶的液體硝基苯較多，下面就圍繞硝基苯汽化器的控制因素進行分析。

2.1 液位

硝基苯汽化器液位，正常生產(chǎn)運行中，汽化器控制較高的液位，當超了60%就會破壞了汽化器的氣化界面，同時液位上升會堵塞汽化器的進氫氣口，導致氫氣分壓不足造成硝基苯氣化不完全均勻，致使液相硝基苯被氫氣帶入至混合氣體加熱器;低于40%的液位使得汽化量小，從而影響換熱效果。

2.2 蒸汽

裝置選用2.5MPa的中壓蒸汽作為硝基苯汽化器的加熱介質(zhì)。蒸汽壓力和溫度的波動對硝基苯汽化器液面控制的影響非常明顯，過低的蒸汽壓力和溫度導致硝基苯無法氣化，汽化器液位迅速上升，破壞了氣化界面;溫度最高時在300℃左右，經(jīng)多方查證在此高溫下液體硝基苯會發(fā)生結(jié)焦反應(yīng)，堵塞混合氣體加熱器的管道，因此，對中壓蒸汽的溫度也要進行壓力和溫度管控，防止壓力波動和過熱溫度過高，從而抑制結(jié)焦反應(yīng)發(fā)生。

2.3 疏水器

疏水器的作用是阻氣排凝的。故障問題常常出現(xiàn)在裝置開車初期，因蒸汽管路或設(shè)備內(nèi)凝液未放凈或蒸汽接入過快形成水錘現(xiàn)象，致使疏水器內(nèi)的浮球被擊打破裂、變形，導致疏水器失去作用。發(fā)生疏水器故障及時進行切換，防止汽化器液面失控。

2.4 除沫網(wǎng)

硝基苯汽化器頂部有除沫網(wǎng)，它的作用就是過濾液體和固體物質(zhì)，主要是防止沒有氣化的液體硝基苯被氣體帶入混合氣體加熱器，所以除沫網(wǎng)必須完好，安裝時要求較高，不能有間隙存在，防止或減少少量液體進入混合氣體加熱器。

2.5 工藝調(diào)整

裝置的運行負荷也是導致?lián)Q熱器結(jié)焦的因素之一。當裝置的運行負荷高于設(shè)計值時，生產(chǎn)就會存在安全風險;當裝置的運行負荷低于于設(shè)計值時，投料比發(fā)生了變化，過高的氫油比（氫氣和硝基苯摩爾比）導致大量的過剩氫氣將硝基苯夾帶至混合氣體加熱器，使結(jié)焦反應(yīng)產(chǎn)生了可能。

3.控制措施

3.1加熱蒸汽管控

在工藝管控中不僅要求外供中壓蒸汽壓力要求達到1.6～2.5Mpa，溫度在220～250℃之間，減少蒸汽壓力和溫度的波動，防止溫度過低不能滿足氣化條件，同時過高造成由硝基苯汽化器產(chǎn)生的混合氣體中夾帶的液相物料在混合氣體加熱器內(nèi)發(fā)生高溫結(jié)焦反應(yīng)。

3.2 工藝操作管控

3.2.1 裝置開車投料前打開硝基苯汽化器加熱蒸汽進出口截止閥，用調(diào)節(jié)閥控制，調(diào)節(jié)閥開度5%～10%，進行換熱器預熱升溫排凝，時間1～2小時，確定氣路暢通，排凝徹底。

3.2.2 開車初期進料量緩慢提量至6m/h，不宜過快，隨著硝基苯汽化器液位上升逐漸提高加熱蒸汽量;當汽化器液位達到45%時，汽化器溫度必須達到130℃以上，觀察汽化器液位≤60%且穩(wěn)定不升，方可繼續(xù)提量。

3.2.3 正常運行期間提負荷，硝基苯提量≤0.5m/次，間隔30分鐘以上，加減負荷要緩慢進行，防止汽化器液面大幅度波動;

3.2.4 裝置的運行負荷不能低于設(shè)計值長時間運行，防止過量的氫氣將硝基苯液體帶入混合氣體加熱器，為結(jié)焦反應(yīng)提供條件。

4.效果效益

通過實施檢驗，混合氣體加熱器進出口壓降由最高32Kpa降至最低10Kpa左右，壓降明顯減小，說明換熱器H603堵塞情況明顯減緩，且效果明顯。下面是歷年催化劑單程結(jié)束后進行統(tǒng)計的數(shù)據(jù)如下：

由上表對比看出，通過措施管控，混合氣體加熱器進出口壓差減小，說明緩解了換熱器結(jié)焦堵塞;通過汽化器結(jié)焦控制，使得疏通次數(shù)減少，運行周期延長，單程產(chǎn)量增加。按每次停車疏通H603需4天計，每天苯胺產(chǎn)量225噸，每噸苯胺0.7萬元，每噸催化劑3萬元（每次因換熱器堵塞損失催化劑2噸），疏通一臺換熱器需檢修費用1萬元計，則每減少一次清洗疏通可創(chuàng)造利益：

增加苯胺產(chǎn)值：225×0.7×4=630萬元

減少催化劑損失：3×2=6萬元

減少檢修費用：1萬元

總經(jīng)濟效益：630+6+1=637萬元

則每年可產(chǎn)生的經(jīng)濟效益總計637萬元，經(jīng)濟效益明顯。

結(jié)論：

通過分析混合氣體加熱器的結(jié)焦產(chǎn)生的原因，從硝基苯汽化器的穩(wěn)定運行入手，以控制氣化液面的平穩(wěn)為前提，確保汽化效果;同時控制外供中壓蒸汽的參數(shù)，避免結(jié)焦的可能;提出過低的生產(chǎn)負荷長期運行使得混合氣發(fā)生帶液現(xiàn)象，經(jīng)過混合氣體加熱器后產(chǎn)生結(jié)焦，堵塞換熱管，導致氫壓機排氣壓力高，影響長效安全滿負荷運行。通過在生產(chǎn)實踐中總結(jié)分析，找出影響因素然后采取了相應(yīng)的措施，解決混合氣體加熱器內(nèi)換熱管的結(jié)焦堵塞問題，確保裝置長效運行。