汽提塔的腐蝕問題
(1) 汽(qi)提塔的使用情況絕大多數汽(qi)提塔都是由于換熱(re)管高溫段腐蝕減薄, 無法(fa)滿(man)足生產負荷(he)要求時(shi)被更換。
國外(wai)一般要求, 對于25-22-2不銹鋼管(guan)束的最小(xiao)(xiao)壁厚(hou)(hou)為(wei)(wei)1.71mm; 國內根據檢驗周期(qi)確(que)定不銹鋼管(guan)束的最小(xiao)(xiao)壁厚(hou)(hou),檢驗周期(qi)為(wei)(wei)2a的要求最小(xiao)(xiao)壁厚(hou)(hou)為(wei)(wei)1.65mm; 檢驗周期(qi)為(wei)(wei)1a的最小(xiao)(xiao)壁厚(hou)(hou)為(wei)(wei)1.60mm。
汽(qi)提塔換(huan)熱(re)管高溫段一(yi)般(ban)處于上管口向下0.5~3.5m之(zhi)間(jian)。由于此段溫度最高, 汽(qi)提反應(ying)時造成(cheng)的腐蝕也最為(wei)嚴重, 一(yi)般(ban)年腐蝕減薄量為(wei)0.05mm。大型廠氨汽(qi)提工藝(yi)的汽(qi)提塔目(mu)前使(shi)(shi)用(yong)時間(jian)最長的有12~13a。使(shi)(shi)用(yong)鈦材的管束, 設(she)備運行6a左右就(jiu)開(kai)始進行上管頭更換(huan)。而中型廠使(shi)(shi)用(yong)時間(jian)更短(duan), 有些僅使(shi)(shi)用(yong)2a年后, 就(jiu)不得不掉頭使(shi)(shi)用(yong)。
(2) 汽提(ti)塔腐蝕形式汽提(ti)塔為(wei)(wei)一降膜式熱交換(huan)器, 管程中的物料為(wei)(wei)尿素、氨、二氧化碳、甲氨和水, 汽提(ti)塔列管中進(jin)行的反應是(shi)甲銨(an)分解的過程, 并且是(shi)一個體(ti)積膨(peng)脹鼓泡沖蝕內壁的工況。在高(gao)溫高(gao)壓下對設備的腐蝕較為(wei)(wei)嚴(yan)重(zhong)。
氨(an)汽(qi)提塔的(de)腐蝕(shi)(shi)主要(yao)是上管板管口(kou)沖(chong)刷腐蝕(shi)(shi), 宏觀(guan)檢查輔以超聲波測厚、列(lie)管ET、內窺鏡檢測和管口(kou)PT等檢測方(fang)法可(ke)以確定腐蝕(shi)(shi)程度。汽(qi)提塔的(de)上下(xia)封頭(tou)是對稱(cheng)的(de), 當上管板管口(kou)腐蝕(shi)(shi)減薄嚴(yan)重時, 可(ke)以掉頭(tou)使用, 見圖5-112、圖5-113。
某(mou)廠(chang)的汽提(ti)塔鈦(tai)管(guan)(guan)(guan)對分布于不同位置的10根(gen)氣提(ti)管(guan)(guan)(guan)進行跟蹤測(ce)量, 結果表(biao)明, 減(jian)薄(bo)區距(ju)上(shang)管(guan)(guan)(guan)口400mm處趨于明顯, 500mm處最大, 至800mm處恢復正常。氣提(ti)管(guan)(guan)(guan)上(shang)部局部出現的減(jian)薄(bo)遠(yuan)遠(yuan)超出了(le)減(jian)薄(bo)率(lv)<0.05mm· a-1設計要求, 大大縮(suo)短了(le)氣提(ti)塔的使用壽命。對氣提(ti)管(guan)(guan)(guan)取樣解剖(pou)分析, 管(guan)(guan)(guan)內(nei)有(you)壁黃白(bai)色的疏松黏附物, 見圖5-114。
采(cai)用(yong)能譜(pu)X射(she)線掃描并結合電(dian)鏡(jing)觀察確(que)定表(biao)(biao)面(mian)(mian)膜(mo)的厚度為20~40μm, 見(jian)圖(tu)5-115, 比正常(chang)的氧化膜(mo)、陽(yang)極鈍化膜(mo)或高溫大氣氧化膜(mo)厚得(de)多,但表(biao)(biao)面(mian)(mian)膜(mo)與基體(ti)的結合力很低, 用(yong)HNO3+HF混(hun)合液清(qing)洗(xi)3~4min后(hou), 即成塊(kuai)脫落。電(dian)鏡(jing)觀察發現(xian)表(biao)(biao)面(mian)(mian)膜(mo)呈現(xian)有龜裂(lie)泥狀花樣、凹坑、溝槽或單個裂(lie)紋,見(jian)圖(tu)5-116~圖(tu)5-118。
由于鈦的(de)(de)耐蝕性(xing)主要靠表面一(yi)層牢固致密的(de)(de)氧(yang)化膜, 因(yin)此可以(yi)認為表面膜的(de)(de)破(po)裂是氣提(ti)管腐(fu)蝕減(jian)薄的(de)(de)直接原因(yin)。由此可見, 氣提(ti)管的(de)(de)減(jian)薄是氣泡的(de)(de)機械(xie)損傷和介質腐(fu)蝕聯合(he)作用的(de)(de)結果, 是一(yi)種較(jiao)為典型的(de)(de)氣穴腐(fu)蝕。
由于氣提管(guan)內(nei)壁的(de)(de)膜(mo)厚(hou)達20μm以上(shang), 在(zai)(zai)塔內(nei)正常供氧條件(jian)下(xia)內(nei)壁表面的(de)(de)膜(mo)無法(fa)完全愈合。所以介質(zhi)的(de)(de)腐蝕一直在(zai)(zai)膜(mo)下(xia)不同(tong)的(de)(de)部(bu)位進(jin)行(xing), 形成了一邊在(zai)(zai)造膜(mo), 一邊在(zai)(zai)腐蝕, 一邊又(you)在(zai)(zai)氣泡作用(yong)下(xia)破壞膜(mo)的(de)(de)情況。
一般(ban)(ban)來(lai)說, 在尿素甲銨液中, 鈦材耐(nai)蝕(shi)性(xing)(xing)優(you)于(yu)18-8和25-22-2型不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼, 但(dan)抗抗沖刷腐蝕(shi)、汽蝕(shi)性(xing)(xing)能(neng)不(bu)如25-22-2型不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼。氨汽提(ti)工藝(yi)的汽提(ti)塔換熱管(guan)有些采用奧(ao)氏體不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(2RE69) 內襯(chen)鋯材的復合金(jin)屬管(guan)后, 有效(xiao)的抵抗了該部位的沖刷腐蝕(shi)。根據對大化(hua)肥汽提(ti)塔25-22-2列管(guan)減(jian)薄(bo)(bo)情況(kuang), 腐蝕(shi)減(jian)薄(bo)(bo)主要在列管(guan)上段距(ju)管(guan)口5m以上的范圍內。5m以下(xia)減(jian)薄(bo)(bo)很小, 但(dan)管(guan)內壁結垢逐(zhu)漸嚴重。一般(ban)(ban)的年(nian)減(jian)薄(bo)(bo)率(lv)小于(yu)0.05mm · a-1, 但(dan)是赤天化(hua)、云天化(hua)、金(jin)陵(ling)、洞氮、安慶和廣石化(hua)的減(jian)薄(bo)(bo)率(lv)比較高, 超過0.1mm· a-1 。
造成這(zhe)種情(qing)況的(de)原因有兩(liang)個方面(mian):
一是材(cai)質本身的(de)(de)問題, 據有(you)關資(zi)料介紹, 使用西德VDM制造的(de)(de)汽提(ti)塔列(lie)管(guan)的(de)(de)有(you)赤(chi)天(tian)化(hua)、云天(tian)化(hua)、金陵、安慶和(he)廣石化(hua)5個廠(chang)(chang)家(jia), VDM廠(chang)(chang)家(jia)汽提(ti)管(guan)的(de)(de)休氏試驗(yan)值(zhi)比(bi)(bi)(bi)Sandvik廠(chang)(chang)家(jia)的(de)(de)管(guan)束試驗(yan)值(zhi)搞(gao)出1 倍(bei), 且其(qi)(qi)化(hua)學成分中的(de)(de)有(you)害元素P、Si等也比(bi)(bi)(bi)Sandvik高,所以這幾個廠(chang)(chang)的(de)(de)汽提(ti)管(guan)的(de)(de)年(nian)腐蝕(shi)率(lv)比(bi)(bi)(bi)其(qi)(qi)他Sandvik廠(chang)(chang)的(de)(de)年(nian)腐蝕(shi)率(lv)高近1倍(bei);
二是生(sheng)產(chan)(chan)負荷低(di)(di)工(gong)藝(yi)操作不穩定(ding), 也(ye)是一(yi)個重(zhong)要的因素。赤天化(hua)(hua)和云天化(hua)(hua)兩廠從1987年到1999年都處于(yu)較低(di)(di)負荷下運行, 赤天化(hua)(hua)從1987年10月到1989 年2月期間, 負荷低(di)(di)達65%, 云天化(hua)(hua)也(ye)低(di)(di)于(yu)80%。在(zai)這一(yi)期間平(ping)均(jun)年腐蝕(shi)率達0.19mm· a-1 。由于(yu)生(sheng)產(chan)(chan)負荷低(di)(di), 造成(cheng)工(gong)藝(yi)操作波(bo)動(dong),介質(zhi)分配(pei)不均(jun), 供氧量控制困難等問(wen)題, 這都會引(yin)起腐蝕(shi)加劇。