低溫甲醇洗系統(tǒng)貧富甲醇換熱器泄漏原因分析及處理

臧笑臣 楊娟

摘 要：本文對低溫甲醇洗系統(tǒng)貧富甲醇換熱器泄漏情況進行闡述，對低溫甲醇洗系統(tǒng)貧富甲醇換熱器泄漏初始階段指標(biāo)發(fā)生異常以及導(dǎo)致泄漏的原因進行分析，得出結(jié)論導(dǎo)致泄漏的主要原因為其他物質(zhì)對設(shè)備形成腐蝕和沖刷，基于低溫甲醇洗系統(tǒng)貧富甲醇換熱器泄漏的實際情況，提出具有針對性的幾項處理方法。希望可以為相關(guān)行業(yè)工作者提供參考。

關(guān)鍵詞：低溫甲醇洗;貧富甲醇換熱器;泄漏;腐蝕

低溫甲醇洗系統(tǒng)貧富甲醇換熱器的主要作用為甲醇富液和貧液之間的換熱，如果發(fā)生泄漏或者指標(biāo)異常等情況，將對低溫甲醇洗系統(tǒng)的整體運行質(zhì)量及效果產(chǎn)生較大影響，不利于實現(xiàn)對指標(biāo)的合理控制。本文所介紹低溫甲醇洗工藝運行時間較久，運行3年后進行維修發(fā)現(xiàn)部分管束出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象，多發(fā)生于第二組E換熱器，運行4年后泄漏擴大，之后對全部換熱器進行更新，目前運轉(zhuǎn)處于正常狀態(tài)，未出現(xiàn)異常。低溫甲醇洗系統(tǒng)貧富甲醇換熱器的檢修工作具有一定的復(fù)雜性，如果泄漏面積較大將需要進行更換，但是選購周期較長，并且低溫甲醇洗均使用單系統(tǒng)配置，對企業(yè)的生產(chǎn)發(fā)展造成嚴(yán)重影響?；诖耍疚膶Φ蜏丶状枷聪到y(tǒng)貧富甲醇換熱器泄漏原因進行分析，并根據(jù)不同原因提出幾種不同的解決方法。

1 貧富甲醇換熱器泄漏初期表現(xiàn)

1.1 貧液泵電流上漲，貧液出口流量下降

通過熱再生塔加熱再生形成的甲醇貧液通過貧液泵升壓到5.0MPa，經(jīng)過貧富甲醇換熱器換熱器進行換熱降溫，以用作二氧化碳吸收塔的洗滌溶液。由于貧富甲醇換熱器發(fā)生泄漏，導(dǎo)致貧液泄漏到甲醇富液中，致使貧液泵電流上升，出口流量呈持續(xù)下滑的趨勢。

貧液泵電流從40A升高到55A，不過出換熱器貧液流量卻呈下降趨勢，從400m3/h下降至300m3/h，無法滿足甲醇貧液的洗滌要求，知識系統(tǒng)出現(xiàn)減負荷現(xiàn)象。貧液泵電流增加，表明其有效功率提升，通過相關(guān)公式P=pgHQ可知，基于其他條件保持不變，泵具體流量Q應(yīng)隨之增加，但是貧富甲醇換熱器的貧液流量卻呈下降趨勢，該結(jié)果也說明貧富甲醇換熱器發(fā)生泄漏。

1.2 甲醇貧液溫度提高

低溫甲醇洗甲醇循環(huán)處于正常運轉(zhuǎn)狀態(tài)，為了確保每一塔液位置的穩(wěn)定，應(yīng)保證熱再生塔進出物料的一致性。如果貧富甲醇換熱器出現(xiàn)泄漏，那么則會直接導(dǎo)致貧液泄漏到富液，再重流至熱再生塔?；跓崃抗絈=Cm（t1-t2）可知，如果換熱量保持不變，則熱甲醇質(zhì)量提高，溫度差降低，最終體現(xiàn)在貧富甲醇換熱器莞城出口甲醇貧液溫度提高。

1.3 甲醇貧液質(zhì)量下降

貧富甲醇換熱器發(fā)生泄漏的過程中，會導(dǎo)致硫甲醇富液進入到甲醇品也中，對貧液造成嚴(yán)重污染，進而導(dǎo)致甲醇貧液的質(zhì)量不佳，如果這時去對吸收塔對變換氣進行洗滌，則可能導(dǎo)致凈化氣總硫指標(biāo)超出實際標(biāo)準(zhǔn)。第一，因為甲醇富液進入到甲醇貧液中，將部分硫化氫溶解，并且吸收塔塔頂凈化器中硫化氫氣相分壓較低，不能產(chǎn)生吸收的動力;第二，在富液中溶解的硫化銨泄漏到品也中，于吸收塔塔頂分解產(chǎn)生硫化氫與氨氣，也會導(dǎo)致其整體硫含量超出實際標(biāo)準(zhǔn)。

2 貧富甲醇換熱器泄漏原因分析

2.1 系統(tǒng)中的水加速硫化氫腐蝕

通常情況下，需要將低溫甲醇洗甲醇中的水分維持在1%以下，但是硫化氫在水中具有較高的溶解度，并且水具有一定的弱酸性，雖然甲醇中水含量得到了合理控制，但是在一定溫度及壓力的作用下，甲醇中的硫化氫也會同鐵及鐵的氧化物產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕。

獲得電子后，氫離子變成氫原子，氫原子間具有一定的親和力，容易產(chǎn)生氫分子排除。不過，介質(zhì)中的硫化物、氰化物降低了親和力，對氫分子的產(chǎn)生有抑制作用，這也導(dǎo)致氫原子能夠深入到鋼的內(nèi)部并進入晶格，進而致使材料脆化。濕硫化氫除了能夠?qū)е略O(shè)備腐蝕外，還能夠?qū)е赂g開裂[1]。除此之外，貼的硫化物附著于換熱器表面，生成沉淀物，使換熱器工作效率大幅降低。

2.2 一氧化碳及羰基化合物對設(shè)備的腐蝕

少量的一氧化碳及羰基化合物存在于循環(huán)甲醇中，羰基化合物的主要成分為羰基鐵。處于具有硫化氫的酸性環(huán)境下，形成羰基鐵的過程中，還會形成具有硫成分的羰基鐵。主要形成原因為在循環(huán)甲醇中溶解的一氧化碳及硫化氫通過換熱器的過程中，受到溫度及壓力變化的影響，在高壓低溫條件下，一氧化碳和鐵作用產(chǎn)生亞鐵離子，對設(shè)備形成腐蝕。也就是說硫化氫的酸性條件一方面加快了一氧化碳和鐵發(fā)生作用，一方面硫化氫也會參與到作用中，形成硫羰基鐵。在這一環(huán)境中，流體的流向持續(xù)發(fā)生變化，反復(fù)沖刷，導(dǎo)致磨損和腐蝕嚴(yán)重，提高了貧富甲醇換熱器發(fā)生泄漏的幾率。

2.3 系統(tǒng)中酸性腐蝕

在最初設(shè)計環(huán)節(jié)，為了有效節(jié)省成本，多選擇普通碳鋼和低溫鋼材質(zhì)作為貧富甲醇換熱器的材質(zhì)，具有硫化氫和氰酸等其他的富甲醇通過加熱再生后，導(dǎo)致酸性氣體同甲醇中的水產(chǎn)生弱酸，并且愛金屬表面不斷形成化學(xué)反應(yīng)，進而致使酸性腐蝕。

2.4 甲醇溶液中雜質(zhì)沖刷磨損

導(dǎo)致變化器粉塵含量超出實際標(biāo)準(zhǔn)的原因較多，主要為瓷球破損、變換氣夾帶煤粉等，在甲醇的洗滌清除后，固體小顆粒會持續(xù)在循環(huán)甲醇中下降，并集聚于系統(tǒng)中，進而導(dǎo)致沖刷磨損。除此之外，在檢修過程中系統(tǒng)內(nèi)進入空氣，空氣會與硫化亞鐵發(fā)生氧化反應(yīng)，本來牢固的硫化亞鐵會變得十分松散，進而成為固體顆粒，導(dǎo)致沖刷磨損[2]。

3 貧富甲醇換熱器泄漏的應(yīng)對方法

3.1 管束泄漏量小于10%的應(yīng)對方法

為了能夠及時解決泄漏問題，促進生產(chǎn)，采用的最常規(guī)剛發(fā)為焊接鍥形堵頭，將泄漏列管兩端封堵。也可以先對檢測數(shù)據(jù)及泄漏主要原因進行分析，采取預(yù)防性堵管處理，該方法主要是對較易出現(xiàn)泄漏的列管進行堵管，其次也應(yīng)該對壁厚減薄的列管進行堵管處理，操作十分簡單，具有一定的可靠性，得到了各種類型列管換熱器的廣泛應(yīng)用[3]。但是這一方法會在一定程度上降低換熱的范圍及換熱質(zhì)量，所以通常被應(yīng)用于管束泄漏量低于10%的情況。

3.2 管束泄漏量高于10%的應(yīng)對方法

在系統(tǒng)運行時，甲醇貧液泵電流呈上升趨勢，并且貧液泵中發(fā)生氣蝕問題，無法有效調(diào)控凈化氣指標(biāo)，分析為貧富甲醇換熱器發(fā)生泄漏所致，系統(tǒng)被迫暫時停止運行。通過詳細的檢查發(fā)現(xiàn)，其中一組換熱器發(fā)生大面積泄漏，并且其泄漏量高于10%，無法進行有效地堵漏處理，但是更換新的換熱器需要較長的選購制作時間，所以應(yīng)將該組換熱器封頭進行拆卸處理，之后進行短接，同時選購其他換熱器。這樣可以確保甲醇洗系統(tǒng)正常運行，實現(xiàn)對各項指標(biāo)的有效控制。

3.3 對換熱管材質(zhì)進行更換，以防發(fā)生泄漏

目前常用的貧富甲醇換熱器的換熱管材質(zhì)為10#鋼，在使用環(huán)節(jié)出現(xiàn)腐蝕的現(xiàn)象較為普遍。所以應(yīng)對貧富甲醇換熱器的換熱管進行更換，目前同碳鋼、低溫鋼進行對比，06Cr19Ni10鋼的抗腐蝕性更好，并且耗費成本較低，最終選擇該材質(zhì)的換熱管。首先需要拆除換熱器的封頭，將碳鋼管束抽出，放入06Cr19Ni10鋼，將封頭安裝好便完成更換。大大減少了腐蝕的風(fēng)險[4]。

4 結(jié)語

本文對低溫甲醇洗系統(tǒng)貧富甲醇換熱器的泄漏現(xiàn)象、表現(xiàn)、原因及處理方法進行了詳細的分析。如果管束泄漏量小于10%，則可以采用常規(guī)的封堵處理方法;如果管束的泄漏量大于10%，那么則需要取出封頭內(nèi)部隔板，短接進出口。其次，可以更換貧富甲醇換熱器的材質(zhì)，304不銹鋼效果較好，能夠長期使用，為系統(tǒng)的正常運行提供保障。

參考文獻：

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[2]擺小明.列管式換熱器泄漏的原因及處理對策[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2017，（11）：118-119.

[3]郭旭.低溫甲醇洗裝置繞管換熱器結(jié)垢分析及改造[J].河南化工，2019，36（10）：39-41.

[4]張毅，張學(xué)松.低溫甲醇洗纏繞管式換熱器的優(yōu)化設(shè)計及應(yīng)用[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2018，（15）：4763.

作者簡介：

臧笑臣（1984- ），男，山東青島人，工程師，主要從事化工生產(chǎn)設(shè)備管理工作。