臥式氨冷凝器腐蝕原因及改造措施

趙永霞 宋引文 張艷麗

(濟南盛源化肥有限責任公司,山東濟南 250101)

0 引 言

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

設備直徑1 400mm,列管長6 000mm,殼體、列管、管板材質分別為Q345R、20號鋼和16MnR。殼程、管程技術參數見表1。

表1 技術參考表

1.1 存在的問題

該設備原殼體、列管、管板材質分別為A3R、10號鋼和A4制造,屬于傳導式水冷凝器。氨冷凝器進口氣氨溫度為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常因氨腐蝕而發生泄露,而一旦泄露,液氨漏入循環水中,不但造成涼水塔設備及管線腐蝕,同時也給環保帶來很大壓力。

1.2 腐蝕原因

(1)應力腐蝕。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力。入口氣體溫度最高達90℃,而冷卻水溫度在30℃以下,溫差較大。換熱管與殼體的材質不同、熱膨脹系數不同。管板、管束與殼體之間是剛性連接。因此過大的溫差應力造成換熱管薄弱處破裂。

(2)氨腐蝕。氣氨進入冷卻器溫度降低,生成液氨,這部分液氨在入口溫度較高,對換熱管腐蝕嚴重。一旦列管出現泄露,氨進入循環水中,就會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,而循環水中Cl-濃度較高,在間隙處產生Cl-的聚集,從而容易在管子表面形成點坑或縫隙腐蝕。

(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,管頭部分壁溫較高,冷卻水在管頭縫隙內劇烈蒸發,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,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+焊接改為強度焊,消除脹接應力。

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

(3)為了減弱Cl-腐蝕,采取降低循環水中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℃。循環水的質量也相應提高,冷凝器使用壽命是原來的4倍以上。降低了檢修費用,減少了開停車次數,為企業創造了可觀的經濟效益。