煤化工裝置換熱器查漏分析方法綜述

摘 要：煤化工裝置是將煤通過(guò)氣相或液相氣化后，將其中的碳?xì)浣M分有效利用生成有價(jià)值的終端產(chǎn)品。煤制烯烴就是將煤粉氣化后合成甲醇，甲醇脫水生成二甲醚，利用二甲醚的分子鏈斷鏈反應(yīng)，生成丙烯，丙烯最終通過(guò)聚合反應(yīng)生成聚丙烯。某烯烴公司的循環(huán)水系統(tǒng)有五大循環(huán)水場(chǎng)，循環(huán)水量255000m3/h，用戶為空分、動(dòng)力、氣化、合成、MTP、PP等生產(chǎn)裝置，循環(huán)水換熱器一千一百多臺(tái)。由于生產(chǎn)中的多種因素導(dǎo)致裝置設(shè)備腐蝕問(wèn)題日益顯現(xiàn)，循環(huán)水換熱器泄漏頻繁發(fā)生，引起循環(huán)水水質(zhì)不合格，不但影響產(chǎn)品收率，而且影響裝置的穩(wěn)定安全運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：循環(huán)水換熱器；查漏；分析

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.04.054

1 前言

通過(guò)對(duì)煤化工裝置循環(huán)水換熱器查漏方法的綜述，概括出常用的分析檢測(cè)手段，為高效快速查漏提供方法支持。

循環(huán)水換熱器查漏可以從物理方法和化學(xué)方法兩個(gè)方面考慮。本文主要結(jié)合近幾年的生產(chǎn)實(shí)際，總結(jié)常用的換熱器查漏的分析方法，以便對(duì)今后的分析工作提供指導(dǎo)。

2 換熱器查漏分析方法

2.1 物理方法

（1）顏色。通過(guò)人眼觀察循環(huán)水顏色變化，判斷泄漏。例如：煤氣化裝置的黑水廠房換熱器泄漏后，循環(huán)水塔池中水樣顏色明顯由土黃色變?yōu)楹谏７枷銦N類(lèi)物質(zhì)泄漏后最明顯的特征是水質(zhì)變紅。在投加非氧化性殺菌劑之后，循環(huán)水顏色恢復(fù)正常，但若漏點(diǎn)不切除，根據(jù)泄漏量的多少，循環(huán)水的顏色在不等的時(shí)間又會(huì)變紅[1]。

（2）氣味。通過(guò)鼻子聞嗅工藝裝置區(qū)或循環(huán)水的氣味，判斷泄漏。例如：液化氣在常溫常壓下以氣體的狀態(tài)存在，因此發(fā)生泄漏后其中的含硫化合物有臭雞蛋氣味。混合芳烴泄漏后，裝置現(xiàn)場(chǎng)有濃烈的汽油味。

（3）氣泡。通過(guò)觀察循環(huán)水中的氣泡，判斷泄漏。例如：甲醇泄漏入循環(huán)水中，在水中有積累作用，是促使真菌迅速繁殖的營(yíng)養(yǎng)劑，從而提供了足夠的纖維酶，促使甲基纖維素的合成。因此循環(huán)水中產(chǎn)生了大量細(xì)小稠密的白色泡沫[2]。

（4）濁度。通過(guò)檢測(cè)循環(huán)水換熱器進(jìn)出口的濁度，判斷泄漏。例如：煤氣化裝置的洗滌水常夾帶煤粉或煤灰，換熱器易磨穿泄漏。黑水或灰水泄漏后，水質(zhì)的濁度變化明顯。

（5）懸浮物。通過(guò)檢測(cè)循環(huán)水中懸浮物的多少，判斷泄漏。例如：MTP裝置的烴類(lèi)物質(zhì)泄漏進(jìn)入循環(huán)水，會(huì)促使循環(huán)水中微生物的繁殖，產(chǎn)生生物粘泥，水質(zhì)的懸浮物增多。氣化裝置的黑水廠房換熱器泄漏后，水中的懸浮顆粒物增多。

2.2 化學(xué)方法

（1）酸堿度。當(dāng)泄漏的物料有明顯的酸堿性，例如液氨、氫氧化鈉、硫酸、鹽酸、胺液或酸性氣等，可以利用pH值來(lái)檢測(cè)換熱器進(jìn)出口的變化來(lái)判斷泄漏。例如：脫鹽水站的硫酸儲(chǔ)罐中硫酸泄漏進(jìn)入脫鹽水，脫鹽水的PH迅速下降。硫回收裝置的含硫化氫、氨氮含量高的“酸性水”汽提部分換熱器發(fā)生泄漏后，在最初階段表現(xiàn)為堿度、pH值上升，但泄漏一段時(shí)間后，循環(huán)水中的硫細(xì)菌將循環(huán)水中的硫化物轉(zhuǎn)化為硫酸，硝化細(xì)菌將循環(huán)水中的氨態(tài)氮轉(zhuǎn)化為硝酸。循環(huán)水的堿度、pH值均會(huì)下降，COD上升。

（2）余氯 。當(dāng)含有硫化氫、二氧化硫、氨等酸性物質(zhì)泄漏進(jìn)入循環(huán)水時(shí)，循環(huán)水中的二氧化氯會(huì)與這些酸性物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，二氧化氯的消耗量就會(huì)增加，在投加量不變的情況下，余氯值會(huì)下降或檢測(cè)不出。當(dāng)汽油或潤(rùn)滑油泄漏進(jìn)入循環(huán)水系統(tǒng)，余氯也會(huì)下降較快。因此通過(guò)檢測(cè)換熱器進(jìn)出口的余氯，進(jìn)出口值差異較大的，可判定為泄漏。

（3）二氧化硅。當(dāng)循環(huán)水或爐水泄漏進(jìn)入蒸汽凝液系統(tǒng)時(shí)，二氧化硅含量就會(huì)陡增。因此，可以通過(guò)排查蒸汽凝液系統(tǒng)的二氧化硅含量，判斷是否有循環(huán)水泄漏。

（4）氨氮。通過(guò)檢查水中的氨氮含量，判斷泄漏。例如：當(dāng)液氨泄漏進(jìn)入循環(huán)水中，初期水質(zhì)的PH、氨氮顯著上升。后期二氧化氯加入量變化明顯，余氯偏低，總鐵升高。泄漏量達(dá)到一定程度時(shí)，水體中帶有氨味。

（5）化學(xué)需氧量（COD）。通過(guò)檢測(cè)換熱器進(jìn)出口或上下水的COD，可以判定換熱器是否有漏點(diǎn)。循環(huán)水中COD通常在100mg/L以下，當(dāng)烴類(lèi)、醇類(lèi)等有機(jī)物質(zhì)工藝物料泄漏進(jìn)入循環(huán)水，會(huì)造成循環(huán)水的COD大幅升高。MTP裝置的E-60311A換熱器泄漏時(shí)的數(shù)據(jù)變化。

（6）水中油。當(dāng)芳烴、汽油或油冷器的潤(rùn)滑油泄漏進(jìn)入循環(huán)水，水體中的油含量會(huì)陡增。甚至有時(shí)可以通過(guò)肉眼觀測(cè)到，鼻子聞到。因此通過(guò)分析油冷器中循環(huán)回水中的油含量，可以判定換熱器是否有漏點(diǎn)。循環(huán)水中通常會(huì)有5.0mg/L以下的油含量，空分裝置的121-E07油冷器泄漏時(shí)，進(jìn)出口的循環(huán)水中油含量達(dá)到10-80 mg/L，切除漏點(diǎn)后，系統(tǒng)恢復(fù)正常。121-E07油冷器進(jìn)出口的水中油數(shù)據(jù)變化。

（7）總有機(jī)碳（TOC）。COD和TOC都是反應(yīng)有機(jī)物質(zhì)的含量，因此在MTP、PP裝置排查換熱器有無(wú)有機(jī)物質(zhì)泄漏時(shí)，也可以分析水中TOC來(lái)判定，且總有機(jī)碳分析儀的樣品分析時(shí)間比COD快速消解儀短的多。

（8）水中有機(jī)物。當(dāng)醇類(lèi)物料泄漏進(jìn)入循環(huán)水，會(huì)引起水中醇類(lèi)含量增多，濁度、COD、TOC、異氧菌、總鐵、生物粘泥量等水質(zhì)指標(biāo)都會(huì)超標(biāo)。當(dāng)明確工藝物料為醇類(lèi)時(shí)，也可以使用氣相色譜法分析水中高級(jí)醇或水中醇來(lái)判定換熱器的泄漏。當(dāng)烴類(lèi)物料泄漏進(jìn)入循環(huán)水，會(huì)引起水中烴類(lèi)含量增多，濁度變大，COD和TOC都會(huì)升高。當(dāng)明確工藝物料為烴類(lèi)時(shí)，也可以使用氣相色譜法分析水中烴類(lèi)來(lái)判定換熱器的泄漏[3]。

（9）腐蝕速率。工藝介質(zhì)泄漏后，循環(huán)水系統(tǒng)初期表現(xiàn)PH、余氯、濁度、油含量、COD或氨氮等指標(biāo)異常，時(shí)間長(zhǎng)時(shí)泄漏介質(zhì)會(huì)被水中微生物所消耗，細(xì)菌迅速繁殖，細(xì)菌的代謝產(chǎn)物及其所粘附的泥沙形成了危害更大的生物粘泥。生物粘泥附著的地方，將成為垢下腐蝕的部位。因此在循環(huán)水中懸掛與換熱器相同材質(zhì)的掛片，通過(guò)分析掛片的腐蝕速率，可以佐證泄漏的判斷。

MTP裝置的換熱器泄漏期間，在一循循環(huán)水的模擬換熱器、塔池、吸水池三個(gè)地方懸掛掛片，碳鋼、黃銅材質(zhì)掛片的腐蝕速率均出現(xiàn)2-9倍的超標(biāo)。

（10）微生物工藝介質(zhì)泄漏后，一般情況下水中微生物如細(xì)菌、異氧菌的個(gè)數(shù)也會(huì)有大的變化。但由于細(xì)菌、異氧菌分析的時(shí)間較長(zhǎng)，因此一般不做為查漏分析的手段。但可以作為判定工藝介質(zhì)泄漏強(qiáng)弱的依據(jù)之一。MTP裝置的換熱器泄漏期間，在一循循環(huán)水的回水管路上取水樣，分析水中的異養(yǎng)菌出現(xiàn)1-9倍的超標(biāo)。

（11）有機(jī)可燃?xì)狻TP裝置的物料多是有機(jī)可燃物。當(dāng)乙烯、丙烯等氣態(tài)烴類(lèi)物料泄漏時(shí)，循環(huán)水中出現(xiàn)較多黃色乳化狀漂浮物，水質(zhì)濁度超標(biāo)、COD超標(biāo)、余氯檢測(cè)不出。由于乙烯、丙烯等氣態(tài)烴類(lèi)不溶于水，易從水中揮發(fā)出來(lái)。因此可以采用揮發(fā)性有機(jī)氣體檢測(cè)儀檢測(cè)循環(huán)水塔池格柵處的可燃?xì)夂浚焖倥袛喱F(xiàn)場(chǎng)是否發(fā)生泄漏，再用氣相色譜儀進(jìn)行定性分析，判斷泄漏介質(zhì)組分。

3 結(jié)束語(yǔ)

（下轉(zhuǎn)第128頁(yè)）（上接第59頁(yè)）

循環(huán)水換熱器查漏分析的方法很多，也在不斷更新，有時(shí)一種分析手段不能確定泄漏，可以幾種方法聯(lián)合使用確定漏點(diǎn)。煤化工裝置可以通過(guò)定期排查換熱器進(jìn)出口的常規(guī)項(xiàng)目的水質(zhì)指標(biāo)，建立循環(huán)水換熱器泄漏的數(shù)據(jù)庫(kù)，摸清換熱器泄漏的規(guī)律、類(lèi)型，介質(zhì)的性質(zhì)，并建立一種快速查漏方法，可以避免或減少換熱器泄漏后對(duì)水質(zhì)的沖擊，水質(zhì)惡化后對(duì)換熱器的腐蝕。

參考文獻(xiàn)：

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[3]尹光耀.乙烯裝置循環(huán)水換熱器快速查漏方法的應(yīng)用[J].河南化工，2010（13）：58-58.

作者簡(jiǎn)介：景小菊（1982-），女，河南南陽(yáng)人，本科，環(huán)境工程助理工程師，主要從事：水質(zhì)分析工作，研究方向：工業(yè)分析檢測(cè)。