汽提塔的腐蝕問題
(1) 汽提塔的使用情(qing)況絕大多數汽提塔都是由于(yu)換熱管高溫段腐蝕減(jian)薄, 無法滿(man)足生產負(fu)荷要(yao)求時被更換。
國外(wai)一般(ban)要(yao)求(qiu), 對于25-22-2不銹鋼(gang)管(guan)束的最(zui)小(xiao)壁厚為1.71mm; 國內根據(ju)檢驗周期確定不銹鋼(gang)管(guan)束的最(zui)小(xiao)壁厚,檢驗周期為2a的要(yao)求(qiu)最(zui)小(xiao)壁厚為1.65mm; 檢驗周期為1a的最(zui)小(xiao)壁厚為1.60mm。
汽(qi)(qi)提(ti)塔(ta)換熱管高溫段一(yi)般處(chu)于(yu)(yu)上(shang)管口(kou)向下0.5~3.5m之間。由于(yu)(yu)此(ci)段溫度最高, 汽(qi)(qi)提(ti)反應(ying)時造成的腐蝕也最為嚴重, 一(yi)般年腐蝕減薄量為0.05mm。大(da)型廠氨(an)汽(qi)(qi)提(ti)工藝的汽(qi)(qi)提(ti)塔(ta)目前使(shi)用時間最長的有(you)12~13a。使(shi)用鈦材的管束, 設備運(yun)行(xing)6a左右就(jiu)開(kai)始(shi)進(jin)行(xing)上(shang)管頭更換。而(er)中型廠使(shi)用時間更短, 有(you)些僅使(shi)用2a年后(hou), 就(jiu)不得不掉頭使(shi)用。
(2) 汽提塔(ta)腐蝕(shi)形(xing)式汽提塔(ta)為(wei)一降膜式熱交換器(qi), 管(guan)程(cheng)中的(de)(de)物料為(wei)尿素、氨、二氧化碳、甲(jia)氨和(he)水, 汽提塔(ta)列管(guan)中進行的(de)(de)反應是甲(jia)銨分解(jie)的(de)(de)過程(cheng), 并(bing)且(qie)是一個體積膨脹鼓泡沖蝕(shi)內壁的(de)(de)工況。在高溫高壓下(xia)對設備的(de)(de)腐蝕(shi)較為(wei)嚴(yan)重。
氨汽提塔(ta)的腐蝕(shi)主要(yao)是上(shang)(shang)管(guan)板管(guan)口(kou)沖刷腐蝕(shi), 宏(hong)觀檢(jian)查輔以超(chao)聲波測厚、列管(guan)ET、內窺鏡檢(jian)測和管(guan)口(kou)PT等檢(jian)測方(fang)法可以確定(ding)腐蝕(shi)程度。汽提塔(ta)的上(shang)(shang)下封頭(tou)是對(dui)稱(cheng)的, 當上(shang)(shang)管(guan)板管(guan)口(kou)腐蝕(shi)減薄(bo)嚴重時(shi), 可以掉頭(tou)使(shi)用, 見圖(tu)5-112、圖(tu)5-113。
某(mou)廠的(de)汽提(ti)塔鈦(tai)管(guan)(guan)對分布于不同位(wei)置的(de)10根氣提(ti)管(guan)(guan)進行跟蹤測(ce)量, 結果表(biao)明, 減薄區(qu)距上管(guan)(guan)口400mm處(chu)趨于明顯(xian), 500mm處(chu)最(zui)大, 至(zhi)800mm處(chu)恢復正常。氣提(ti)管(guan)(guan)上部局部出現(xian)的(de)減薄遠(yuan)遠(yuan)超出了減薄率<0.05mm· a-1設計要求, 大大縮短了氣提(ti)塔的(de)使用壽命。對氣提(ti)管(guan)(guan)取樣解剖分析, 管(guan)(guan)內有(you)壁黃白(bai)色的(de)疏松黏(nian)附物(wu), 見圖5-114。
采(cai)用(yong)能譜X射線(xian)掃描并結合(he)電鏡觀察確定表(biao)面(mian)膜(mo)(mo)(mo)的(de)厚度(du)為20~40μm, 見(jian)圖(tu)5-115, 比正(zheng)常(chang)的(de)氧(yang)化(hua)(hua)膜(mo)(mo)(mo)、陽極鈍化(hua)(hua)膜(mo)(mo)(mo)或高溫大氣氧(yang)化(hua)(hua)膜(mo)(mo)(mo)厚得多,但(dan)表(biao)面(mian)膜(mo)(mo)(mo)與基(ji)體(ti)的(de)結合(he)力(li)很低, 用(yong)HNO3+HF混合(he)液清洗(xi)3~4min后(hou), 即成(cheng)塊(kuai)脫落。電鏡觀察發現表(biao)面(mian)膜(mo)(mo)(mo)呈現有龜裂泥(ni)狀花樣、凹坑、溝槽或單個裂紋,見(jian)圖(tu)5-116~圖(tu)5-118。
由于鈦的(de)耐蝕性主(zhu)要(yao)靠表(biao)面一(yi)層牢(lao)固(gu)致(zhi)密的(de)氧化膜(mo), 因(yin)此可(ke)以認為(wei)表(biao)面膜(mo)的(de)破裂(lie)是(shi)氣提管(guan)腐(fu)蝕減薄的(de)直(zhi)接原因(yin)。由此可(ke)見, 氣提管(guan)的(de)減薄是(shi)氣泡的(de)機(ji)械(xie)損傷和介質腐(fu)蝕聯(lian)合作(zuo)用的(de)結果(guo), 是(shi)一(yi)種(zhong)較為(wei)典(dian)型的(de)氣穴腐(fu)蝕。
由于(yu)氣提(ti)管內(nei)壁的(de)膜厚達20μm以上, 在(zai)(zai)塔內(nei)正(zheng)常供氧(yang)條件下(xia)內(nei)壁表面的(de)膜無法完全愈合。所以介質的(de)腐蝕(shi)一直在(zai)(zai)膜下(xia)不同(tong)的(de)部位進行(xing), 形成了一邊(bian)在(zai)(zai)造膜, 一邊(bian)在(zai)(zai)腐蝕(shi), 一邊(bian)又在(zai)(zai)氣泡作用下(xia)破壞膜的(de)情(qing)況。
一(yi)般(ban)來(lai)說(shuo), 在尿素(su)甲銨(an)液中, 鈦材耐蝕(shi)性優于(yu)18-8和(he)25-22-2型(xing)不銹(xiu)鋼(gang), 但(dan)抗抗沖刷腐(fu)蝕(shi)、汽(qi)蝕(shi)性能不如25-22-2型(xing)不銹(xiu)鋼(gang)。氨汽(qi)提(ti)工藝(yi)的(de)汽(qi)提(ti)塔(ta)(ta)換熱管(guan)(guan)有些采用(yong)奧氏體不銹(xiu)鋼(gang)(2RE69) 內(nei)襯鋯材的(de)復合金屬管(guan)(guan)后, 有效的(de)抵抗了該部位的(de)沖刷腐(fu)蝕(shi)。根據對(dui)大化(hua)肥(fei)汽(qi)提(ti)塔(ta)(ta)25-22-2列管(guan)(guan)減(jian)薄(bo)(bo)情況, 腐(fu)蝕(shi)減(jian)薄(bo)(bo)主(zhu)要在列管(guan)(guan)上(shang)段(duan)距管(guan)(guan)口5m以上(shang)的(de)范圍內(nei)。5m以下減(jian)薄(bo)(bo)很(hen)小, 但(dan)管(guan)(guan)內(nei)壁結垢逐漸(jian)嚴(yan)重。一(yi)般(ban)的(de)年減(jian)薄(bo)(bo)率小于(yu)0.05mm · a-1, 但(dan)是赤天化(hua)、云天化(hua)、金陵(ling)、洞氮、安慶和(he)廣石化(hua)的(de)減(jian)薄(bo)(bo)率比較高, 超過(guo)0.1mm· a-1 。
造成這(zhe)種(zhong)情況的原因有兩個方(fang)面:
一(yi)是材質本身的(de)(de)(de)(de)問題, 據有(you)關資料介紹, 使用西德VDM制造的(de)(de)(de)(de)汽提塔列(lie)管(guan)的(de)(de)(de)(de)有(you)赤天(tian)化、云天(tian)化、金陵、安慶和廣石化5個(ge)廠家(jia), VDM廠家(jia)汽提管(guan)的(de)(de)(de)(de)休(xiu)氏試驗值(zhi)比(bi)Sandvik廠家(jia)的(de)(de)(de)(de)管(guan)束(shu)試驗值(zhi)搞出1 倍(bei), 且其(qi)化學(xue)成分(fen)中的(de)(de)(de)(de)有(you)害元素P、Si等也(ye)比(bi)Sandvik高,所以這幾個(ge)廠的(de)(de)(de)(de)汽提管(guan)的(de)(de)(de)(de)年腐蝕率比(bi)其(qi)他(ta)Sandvik廠的(de)(de)(de)(de)年腐蝕率高近1倍(bei);
二是(shi)生產負荷(he)低工藝(yi)(yi)操(cao)作不(bu)穩定, 也是(shi)一(yi)個(ge)重要的(de)因(yin)素。赤天(tian)化(hua)和(he)云(yun)天(tian)化(hua)兩廠從1987年(nian)(nian)到1999年(nian)(nian)都(dou)處于(yu)較低負荷(he)下運行, 赤天(tian)化(hua)從1987年(nian)(nian)10月到1989 年(nian)(nian)2月期間, 負荷(he)低達65%, 云(yun)天(tian)化(hua)也低于(yu)80%。在這(zhe)一(yi)期間平均(jun)年(nian)(nian)腐(fu)(fu)蝕率達0.19mm· a-1 。由于(yu)生產負荷(he)低, 造成工藝(yi)(yi)操(cao)作波動,介(jie)質分配不(bu)均(jun), 供(gong)氧量控制困難等問(wen)題, 這(zhe)都(dou)會引起腐(fu)(fu)蝕加劇(ju)。