臥式氨冷凝器腐蝕原因及改造措施

趙永霞 宋引文 張艷麗

(濟(jì)南盛源化肥有限責(zé)任公司,山東濟(jì)南 250101)

0 引 言

臥式氨冷凝器是濟(jì)南盛源化肥有限責(zé)任公司合成氨生產(chǎn)裝置中一臺(tái)列管式換熱器,其在制冷系統(tǒng)中的作用是將氨壓縮機(jī)壓縮的高壓氨氣冷凝成為高壓氨液,然后送入氨庫,作為產(chǎn)品出售或者送入硝酸生產(chǎn)裝置中生產(chǎn)硝酸。

設(shè)備直徑1 400mm,列管長6 000mm,殼體、列管、管板材質(zhì)分別為Q345R、20號(hào)鋼和16MnR。殼程、管程技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 技術(shù)參考表

1.1 存在的問題

該設(shè)備原殼體、列管、管板材質(zhì)分別為A3R、10號(hào)鋼和A4制造,屬于傳導(dǎo)式水冷凝器。氨冷凝器進(jìn)口氣氨溫度為70～90℃,出口液氨溫度為35℃左右,被冷卻液氨濃度>99.5%。氨冷凝器管板焊縫經(jīng)常因氨腐蝕而發(fā)生泄露,而一旦泄露,液氨漏入循環(huán)水中,不但造成涼水塔設(shè)備及管線腐蝕,同時(shí)也給環(huán)保帶來很大壓力。

1.2 腐蝕原因

(1)應(yīng)力腐蝕。氨冷凝器列管與管板采用貼脹+焊接,在脹管處管壁減薄造成殘余應(yīng)力。入口氣體溫度最高達(dá)90℃,而冷卻水溫度在30℃以下,溫差較大。換熱管與殼體的材質(zhì)不同、熱膨脹系數(shù)不同。管板、管束與殼體之間是剛性連接。因此過大的溫差應(yīng)力造成換熱管薄弱處破裂。

(2)氨腐蝕。氣氨進(jìn)入冷卻器溫度降低,生成液氨,這部分液氨在入口溫度較高,對(duì)換熱管腐蝕嚴(yán)重。一旦列管出現(xiàn)泄露,氨進(jìn)入循環(huán)水中,就會(huì)加快腐蝕管束和管板,造成列管破裂。

(3)Cl-腐蝕。由于管束與管板之間存在間隙,而循環(huán)水中Cl-濃度較高,在間隙處產(chǎn)生Cl-的聚集,從而容易在管子表面形成點(diǎn)坑或縫隙腐蝕。

(4)沖刷腐蝕。氣氨入口處流速大、溫度高,直接沖刷列管。氣體急速冷卻時(shí),管頭部分壁溫較高,冷卻水在管頭縫隙內(nèi)劇烈蒸發(fā),造成列管減薄泄露。

1.3 改造措施

(1)將氣氨入口管改到殼體一側(cè),減少死角,從而減少氨的腐蝕;其次將管束與管板連接由貼脹+焊接改為強(qiáng)度焊,消除脹接應(yīng)力。

(2)原殼體、列管、管板材質(zhì)分別為A3R、10號(hào)鋼和A4制造,改為Q345R、20號(hào)鋼和16MnR。提高了材料機(jī)械性能,降低腐蝕。

(3)為了減弱Cl-腐蝕,采取降低循環(huán)水中Cl-濃度的方法。

(4)入口加防沖板,避免氣體直接沖刷列管。

1.4 改造效果

改造后,氨冷凝器的冷凝效果大大提高,冷凝器出口液氨的溫度比原來降低了5℃。循環(huán)水的質(zhì)量也相應(yīng)提高,冷凝器使用壽命是原來的4倍以上。降低了檢修費(fèi)用,減少了開停車次數(shù),為企業(yè)創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。