變換汽提塔內件腐蝕原因分析

張建民

［新能鳳凰（滕州）能源有限公司，山東滕州 277527］

新能鳳凰（滕州）能源有限公司是新奧集團控股子公司，總投資近40億元，規模為兩套360kt／a甲醇的大型煤化工項目。該項目以煤為原料，采用華東理工大學“對置式多噴嘴水煤漿加壓氣化”專利技術。現裝置滿負荷運行，生產較為穩定。

1 變換汽提塔簡介

變換氣通過水洗塔（T2001／T2002）產生的低溫冷凝液，經汽提塔（T2003）塔頂冷凝器（E2017）與上升的解吸氣換熱后，進入T2003上部；來自渣水工段的閃蒸氣進入T2003中部；0.3MPa的低壓蒸汽通入T2003下部，汽提出閃蒸氣和冷凝液中的NH3及H2S，解吸氣送往硫回收工段。T2003底部液體經低壓冷凝液泵（P2006A／B）升壓至1.58MPa后分成兩股，一股去T2003頂部作為噴淋水，一股送至氣化渣水除氧器。

（1）冷凝液汽提塔（T2003）

規格 φ1 800mm，H≈21 220mm（含換熱器），V＝43.1m3

填料高度 1 500mm；篩板20塊，板間距400mm

操作／設計溫度 120～138／165℃

操作／設計壓力 0.15～0.24／0.6MPa

設備保溫厚度 δ＝80mm

材料 設備本體0Cr18Ni9，塔板304L

（2）塔頂冷凝器（E2017）

規格 φ1 000×3 977mm

換熱面積 F＝148m2

換熱管 φ25×2mm，L＝2 500mm，n＝785根

操作溫度 40／89℃（殼程），115／75℃（管程）

設計溫度 120℃（殼程），150℃（管程）

操作壓力 0.5／0.48MPa（殼程），0.15／0.24（管程）

設計壓力 0.6MPa（殼程），0.6MPa（管程）

設備材質 殼程00Cr19Ni10，管程00Cr19Ni10

設備保溫厚度 δ＝80mm

利用停車機會，我們對變換汽提塔進行全面檢查，發現在使用不到1a的時間里，T2003上部有6層塔盤（共計有104個泡罩）腐蝕較為嚴重，且上部的塔盤比下部的腐蝕嚴重，剩余14層塔盤完好無損；塔盤支承圈與塔內壁的焊縫不同程度地開裂；T2003與E2017中間部位約1 500mm高的鮑爾環填料已逐步腐蝕粉化；E2017管板與換熱管的環向焊縫已腐蝕，管頭大部已經損壞，同時管口內壁出現分層現象。

2 腐蝕原因分析

（1）一般地，金屬的腐蝕據其特性可分為全面腐蝕和局部腐蝕兩大類。全面腐蝕分布在整個金屬表面上，它可以是均勻或非均勻式的，強酸、強堿中發生的腐蝕主要屬于均勻腐蝕。局部腐蝕是指腐蝕的主要表面集中在一個區域，而表面其他部位幾乎沒有腐蝕。據以上腐蝕現象分析，T2003與E2017中均沒有強腐蝕性物質，屬典型的局部腐蝕。

（2）由于E2017的噴淋水為粗煤氣的冷凝液，其中含有腐蝕性介質NH3及H2S。另外，不銹鋼（特別是奧氏體組織）對氯化物含量的要求較嚴，其對氯化物應力腐蝕開裂的敏感性取決于氯離子濃度、溫度等因素，特別是對含9%Ni的不銹鋼，溫差和氯化物會直接加速裂紋的擴展和開裂速度。這是E2017換熱管腐蝕的主要原因。

（3）在檢修過程中，發現換熱管內有較多的腐蝕物，換熱管內表面腐蝕嚴重，屬應力腐蝕開裂失效。對內表面腐蝕物進行檢測，初步斷定為硫化物。E2017管程的操作溫度由115℃到75℃，操作溫差大，使得冷凝后的物料中酸性物質含量相應增加；局部制造應力過大的區域，也會加劇裂紋的產生，微裂紋緩慢擴展，首先在管壁較薄處產生并發生開裂，最終導致換熱管受酸性物質的應力腐蝕而破裂失效。

3 應對措施

（1）物料中有NH3、H2S和氯化物等，而操作溫度無法變動，這就必須從材料入手進行改進。經比較分析，采用雙相鋼可較好地避免管程的腐蝕，有效防止酸性物質的應力腐蝕開裂和孔蝕，同時，其強度高，具有優異的耐腐性，且可焊性好，適用溫度范圍較寬，還具有低熱膨脹性，使用時不易產生裂紋，耐腐蝕斷裂性能好。

（2）對設備制作過程進行嚴格地監控。應特別注意的是，材料加工過程中局部應力過大是造成E2017管程腐蝕的主要原因。同時，對焊接過程嚴格控制，強化熱處理措施。

（3）加強塔內件材料的檢驗工作，對其緊固件材料更應加強檢驗。同時，塔盤應作固溶處理，消除塔盤在加工過程中產生的加工硬化應力，加工完成后應進鈍化處理，從而延長其使用壽命。

（4）合理優化工藝。在保證工藝指標的情況下，盡可能減少管程進出口溫差，從而降低換熱管受酸性物質的應力腐蝕而破裂失效的幾率。