醇制烯烴裝置外取熱器斜管故障分析及處理措施

李春旗　金磊　王磊　張茜

摘 要：某公司甲醇制烯烴裝置外取熱器斜管運行期間出現(xiàn)局部紅斑現(xiàn)象。本文結(jié)合設(shè)備運行原理、結(jié)構(gòu)等方面進行分析，采取了一系列改造措施，消除了設(shè)備表面紅斑的問題，保證裝置長周期運行。

關(guān)鍵詞：斜管;襯里;錨固釘

1裝置概況

某公司DMTO裝置設(shè)計180萬噸甲醇處理量，生產(chǎn)60萬噸烯烴產(chǎn)品（乙烯+丙烯）。裝置于2014年7月份開車成功。其所使用的外取熱器為返混式結(jié)構(gòu)，與再生器采用高低并列型式安裝，兩器之間使用直徑DN1700斜管進行連接，斜管作為外取熱器催化劑人口管道使用。

2外取熱器斜管故障表現(xiàn)

2.1外部表現(xiàn)

2016年3月28日發(fā)現(xiàn)斜管靠近外取熱器端頂部出現(xiàn)局部紅斑區(qū)域，寬約0.45m，長約0.8m，使用測溫槍對斜管表面進行壁溫檢測，發(fā)現(xiàn)紅斑最高溫度處為405 0C。斜管內(nèi)部高溫催化劑溫度為545℃，按照壁溫估算式[1]計算出壁溫應(yīng)為188 0C左右。同時使用測厚儀對斜管金屬壁厚進行檢測，發(fā)現(xiàn)最薄處為18.7mm，壁厚設(shè)計值為δ=26mm，材質(zhì)為Q245R。預(yù)判此處襯里脫落，甚至斜管本體出現(xiàn)磨損。生產(chǎn)中心提出斜管外壁做盒子，并在內(nèi)部澆筑襯里料以及直接在斜管外壁貼鋼板這2項處理措施。在征得設(shè)計院確認后，采取不停工，在線包襯里盒子（襯里厚150mm），同時在盒子上沒置排氣閥的措施處理此處熱點。在后續(xù)生產(chǎn)中，紅斑區(qū)域未發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)擴大現(xiàn)象。

2.2內(nèi)部檢查

2017年4月裝置計劃性停工檢修，進入斜管內(nèi)部檢查，發(fā)現(xiàn)斜管襯里減薄甚至有脫落現(xiàn)象，本體內(nèi)表面出現(xiàn)溝壑形磨損片區(qū)，與紅斑發(fā)現(xiàn)初期判斷的現(xiàn)象一致。重新進行斜管本體壤厚檢測，結(jié)果顯示壁厚減薄區(qū)域未見明顯擴大，但是，最薄處壁厚減薄為12.Omm。

3故障原因分析

3.1斜管及襯里結(jié)構(gòu)

通過進入斜管內(nèi)部檢查，發(fā)現(xiàn)斜管本體深入外取熱器內(nèi)部較長，約為3cm。過長的斜管將會導(dǎo)致此相貫線位置的襯里厚度減薄。正常工況下，外取熱器通過兩組調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)內(nèi)部流化氮氣量，而流化氮氣將會攜帶部分催化劑由斜管上部返同至再生器，通過檢查發(fā)現(xiàn)斜管內(nèi)部襯里磨損量由熱點區(qū)域（頂部襯里脫落）向再生器方向呈遞減趨勢，近再生器端襯里完好。

外取熱器內(nèi)部襯里為Ω型錨同釘單層隔熱耐磨襯里，外取熱器人口斜管采用側(cè)拉環(huán)錨同釘雙層高耐磨襯艱，斜管近再生器端采用Ω型錨固釘單層隔熱耐磨襯里，斜管上兩種襯里間設(shè)置阻氣圈。由于襯里膨脹系數(shù)的不同，經(jīng)烘襯后，外取熱器與斜管相貫線位置的襯里和阻氣圈兩側(cè)易出現(xiàn)縫隙。含有催化劑的氮氣進入縫隙，經(jīng)湍流形態(tài)長期磨損，導(dǎo)致局部襯里減薄，引起表面超溫。

3.2襯里施工質(zhì)量

側(cè)拉環(huán)錨固釘?shù)陌惭b分為兩個步驟，一是柱型螺栓的安裝，二是環(huán)帽的安裝，環(huán)帽的安裝要在第一層襯里澆筑完成后進行，側(cè)拉環(huán)錨固釘?shù)囊r里施工只能采用手工搗制法施工，且需2次布料，施工復(fù)雜，耗時長[2]。在側(cè)拉環(huán)錨固釘襯里的施工過程中，對于作業(yè)人員技術(shù)要求較高。手工涂抹過程中，易存在因監(jiān)管不到位及其他因素導(dǎo)致的襯里結(jié)合不夠緊實、涂抹不均勻等問題，這是可能造成襯艱損壞的其中原因之一。

3.3松動風(fēng)因素

斜管下部近外取熱器端設(shè)計有2組自下往上吹的DN20松動風(fēng)管線。斜管紅斑區(qū)域出現(xiàn)在這兩組松動風(fēng)正對處。對比其他DMTO裝置外取熱器斜管紅斑區(qū)域，發(fā)現(xiàn)紅斑位置基本相似，且出現(xiàn)紅斑前松動風(fēng)閥門均處于開啟狀態(tài)。這可能是造成斜管超溫現(xiàn)象的原因之一。

4處理措施

4.1斜管改造、內(nèi)襯材料更換

將斜管本體深入外取熱器端多出的3 cm進行切割打磨，減少至Icm，間接的增大了此處襯里厚度。將斜管上兩種不同的錨固釘全部更換為Q型錨固釘，另外，襯里材料全部升級為與再生器襯里相同的單層隔熱高耐磨襯里，減少因膨脹系數(shù)不同造成的裂縫問題。

4.2更改施工方法，強化質(zhì)量管理

斜管與外取熱器相貫線、斜管與再生器相貫線、斜管本體三者進行整體支模，一次性澆筑，避免了手工搗制相關(guān)問題的出現(xiàn)。成立專項檢查小組，嚴格控制施工質(zhì)量，保證施工高效順利完成。同時，嚴格按照襯艱升溫曲線進行烘襯，防止游離水和結(jié)晶水脫除時異常情況的發(fā)生。

4.3取消松動風(fēng)

通過與其他DMTO裝置進行交流，發(fā)現(xiàn)斜管修復(fù)后普遍采取將此處松動風(fēng)關(guān)閉，避免出現(xiàn)熱點區(qū)域。雖然無確切證據(jù)表明松動風(fēng)與熱點區(qū)域存在必然聯(lián)系，但關(guān)閉松動風(fēng)后未出現(xiàn)斜管內(nèi)部催化劑堵塞以及熱點區(qū)域出現(xiàn)的現(xiàn)象。

5檢查情況

2017年5月份裝置進行檢修后開車，滿負荷運轉(zhuǎn)后，使用測溫槍進行表面溫度監(jiān)測，通過檢修前后數(shù)據(jù)進行對比發(fā)現(xiàn)，斜管紅斑區(qū)域表面溫度由405℃降低為199℃左右，這與壁溫估算式計算的數(shù)據(jù)相符。運行至今一年有余，斜管表面溫度維持正常，未出現(xiàn)異常超溫現(xiàn)象。

6結(jié)束語

本文結(jié)合某DMTO裝置外取熱器斜管紅斑現(xiàn)象進行分析，通過一系列措施進行改進，消除紅斑產(chǎn)生的原因。從后續(xù)使用情況來看，此次斜管的改進結(jié)果是十分成功的。由于冷壁設(shè)備紅斑現(xiàn)象時有發(fā)生，因此，本文可為類似情況提供參考。

參考文獻：

[1] GB50474-2008，隔熱耐磨襯里技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國計劃出版社，2009.

[2]周子炫，催化裂化裝置再生器襯里損壞情況分析及修復(fù)[J].工業(yè)技術(shù)，2017（6）：126.