氫氣換熱器堵塞原因分析及預(yù)防

楊鑫 趙家明

摘要：通過氫氣換熱器堵塞的原因分析，采取有效措施防止換熱器結(jié)焦堵塞，以減少換熱器清理次數(shù)，破解生產(chǎn)制約因素，確保裝置的長(zhǎng)周期滿負(fù)荷安全運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：“結(jié)焦”;“噴淋”;“再生”;“堵塞”

1.工藝介紹

自變壓吸附裝置來的成品氫氣，在氫氣緩沖罐（R604）中與循環(huán)氫混合后，進(jìn)入第一、第二氫氣換熱器（H608、H607）殼程，與管程中來自流化床反應(yīng)器（F601）的產(chǎn)品氣體進(jìn)行熱交換，進(jìn)入硝基苯汽化器（H602）。自罐區(qū)精硝基苯罐（R102）來的硝基苯，經(jīng)硝基苯加熱器（H601）加熱，進(jìn)入H602與來自H607的氫氣混合后加熱汽化，汽化后的硝基苯、氫氣混合氣體經(jīng)混合氣體加熱器（H603）加熱后進(jìn)入流化床反應(yīng)器（F601），在硝基苯加氫催化劑作用下，氫氣與硝基苯發(fā)生還原反應(yīng)生成苯胺和水，自F601出來的高溫氣體進(jìn)入H607和H608管程，與殼程中的循環(huán)氫進(jìn)行熱交換，經(jīng)苯胺第一、第二冷凝器（H609A/B）冷凝為液體，進(jìn)入觸媒沉降槽（R610）除去液體中的催化劑顆粒，再經(jīng)粗苯胺冷卻器（H610）冷卻后流入苯胺水分層器（R611）分層。

2.現(xiàn)狀分析

換熱器 H-607、H-608、H-609A/B系還原崗位流化床出口物料的換熱、冷凝冷卻器，由于反應(yīng)物料中含有苯胺及水和帶出的少量催化劑，高溫下極易凝結(jié)在換熱器管壁堵塞管道，致使物料冷卻、換熱、冷凝效果下降，同時(shí)嚴(yán)重影響了管道的流通量，致使后系統(tǒng)壓力下降，不能保證氫壓機(jī)的進(jìn)口壓力在工藝指標(biāo)范圍內(nèi)，更嚴(yán)重時(shí)，物料流量受到限制，迫使裝置停車處理。通過對(duì)2013至2017年的生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)，H607、H608每年的清理次數(shù)，最高為4次/年，最少為3次/年。較為頻繁的清理疏通縮短了裝置的單程運(yùn)行周期，且增加了檢修費(fèi)用。

為了降低催化劑在換熱管內(nèi)壁的粘附速率及對(duì)生產(chǎn)的影響，在換熱器進(jìn)口、出口處各安裝一處噴淋設(shè)施。通過在正常生產(chǎn)、生產(chǎn)后期、再生、裝卸過程中對(duì)噴淋頻次、噴淋量等具體的噴淋操作的摸索，改進(jìn)噴淋操作方法，采取逆向間歇式噴淋操作，還原崗位正常生產(chǎn)和再生期間，噴淋操作為間歇式操作，一次/兩小時(shí)，噴淋時(shí)間5-10分鐘;只在換熱器出口進(jìn)行噴淋。正常生產(chǎn)時(shí)H607入口溫度最高達(dá)到270℃左右，溫度較高，噴淋量小不但沒有疏通作用，而且噴淋物料是粗苯胺，夾帶的催化劑粉末和物料在高溫下易結(jié)焦，堵塞換熱器管路;噴淋量大時(shí)由于受冷熱流體的作用，致使換熱器發(fā)生形變，造成換熱器封頭泄露。換熱器 H607出口溫度在170℃左右，進(jìn)行噴淋不但可以防止催化劑帶入后系統(tǒng)，而且因?yàn)闇囟鹊?，不?huì)產(chǎn)生換熱器泄露現(xiàn)象。在催化劑裝卸過程中由于床壓變化大，床內(nèi)催化劑帶出量大，換熱器溫度又低，所以可以進(jìn)、出口同時(shí)噴淋;催化劑再生期間，換熱器溫度高達(dá)380℃左右，且由流化床帶出的粉化催化劑量多，需要對(duì)H607進(jìn)行逆向間歇式噴淋。

4.效果及效益

通過實(shí)施檢驗(yàn)，效果明顯，使得還原后系統(tǒng)各換熱器最高壓降由20Kpa降至8Kpa以下。壓力降明顯減小，說明后系統(tǒng)的換熱器H607、H608、H609A/B堵塞情況明顯減緩，且效果明顯。2018年在催化劑活性周期結(jié)束再生期間清理疏通了兩次換熱器，在催化劑單程結(jié)束前一個(gè)月對(duì)還原后系統(tǒng)壓力統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如下：

通過改進(jìn)噴淋方法，緩解了換熱器結(jié)焦堵塞，解決了因換熱器堵塞制約裝置滿負(fù)荷生產(chǎn)和影響的生產(chǎn)單程周期，按每次停車疏通H607、H608、H609A/B需4天計(jì)算，每天苯胺產(chǎn)量225噸，每噸苯胺0.8萬元，疏通一臺(tái)換熱器需檢修費(fèi)用1.5萬元（每次疏通4臺(tái)換熱器）計(jì)，則每減少一次清洗疏通可創(chuàng)造利益：

增加苯胺產(chǎn)值：225×0.8×4=720萬元

減少檢修費(fèi)用：1.5×4=6萬元

總經(jīng)濟(jì)效益：720+6=726萬元

則每年可產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益總計(jì)726萬元，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

5.結(jié)論

通過改進(jìn)噴淋方法后，噴淋效果明顯提升，換熱器結(jié)焦堵塞現(xiàn)象明顯得到緩解，單程周期得到大幅延長(zhǎng)，產(chǎn)量提高，清理周期延長(zhǎng)、頻次下降，產(chǎn)量的提高創(chuàng)造了效益，清理頻次的降低節(jié)約了檢維修費(fèi)用。

參考文獻(xiàn)：

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