甲醇精餾再沸器內漏現象及處理

袁志峰，雷 達

（中國石油寧夏石化公司化肥一廠，寧夏銀川 750026）

甲醇精餾再沸器內漏現象及處理

袁志峰，雷 達

（中國石油寧夏石化公司化肥一廠，寧夏銀川 750026）

針對甲醇精餾再沸器內漏現象及其危害，從工藝、設備兩個方面進行分析探討，并提出相應的改進措施。

甲醇精餾；再沸器；內漏；原因分析；改進措施

寧夏石化公司年產50 kt聯醇裝置以天然氣為原料，采用低壓法合成粗甲醇，經兩塔精餾獲得精甲醇產品。粗甲醇中的成分為甲醇、水以及溶解于甲醇中的CO2和合成反應過程中生成的高級醇、丙酮等有機雜質。粗甲醇依次經過預精餾塔、主精餾塔處理，獲得精甲醇產品。其中，預精餾塔的作用是脫除CO2、甲酸甲酯、乙酸乙酯、二甲醚等輕組分雜質，這些組分通過水封槽排至高位進行放空；主精餾塔主要是除去粗甲醇中的雜醇油和水分以及其他重組分，以獲得純度較高的精甲醇。該裝置自開車以來，甲醇精餾再沸器內漏嚴重且頻繁（3～5個月就會出現一次），使蒸汽消耗增加，有時還會因冷凝液進入精餾塔內，造成塔壓升高，影響裝置的長周期運行及產品質量。

1 再沸器概況及內漏情況

1.1 設備概況

寧夏石化公司甲醇精餾有兩臺再沸器，分別為預塔再沸器（4119-E8）和主塔再沸器（4119-E11），兩臺再沸器均為立式熱虹吸式。自2006年裝置建成后，兩臺換熱器在用期間，每5個月左右就發生一次泄漏。兩臺換熱器的材質均為20＃鋼，其主要工藝參數見表1。

表1 再沸器工藝參數一覽表

1.2 內漏現象及危害

預塔、主塔再沸器內漏后，與正常工況相比，主要的變化與表現有以下幾點：①預塔再沸器疏水閥閥位偏小情況下，塔溫偏高（見表2）；②相同負荷下，預塔進主塔物料流量比正常運行時高（見圖1）；③經主塔精餾分離后，排水量較大，兩臺泵輸送量相同的情況下，塔底液位偏高；④甲醇成品水含量偏高（見表3）。

表2 預塔塔溫情況

表3 成品甲醇水含量情況

圖1 主塔進料量的變化

再沸器內漏后，大量的蒸汽及冷凝液進入精餾塔，破壞了整個甲醇精餾系統的平衡：①預塔再沸器內漏后，由于大量蒸汽進入預塔，再沸器疏水量減少，而預塔溫度偏高，表現為進料量增加；②整個甲醇溶液中水含量增加，主塔精餾負荷增加，（重組分）水含量增加，塔溫上漲，成品水含量超標。

1.3 拆檢情況

再沸器停車試漏及全面拆檢都會發現，換熱器管束存在泄漏，且漏點主要集中在上下封頭管板（見圖2）。在對管板和管束堵漏的過程中，看到這些泄漏的管束存在不同程度的減薄和斷裂現象，殼程入口處也有明顯的沖刷腐蝕。

2 原因分析

據內漏現象，并結合實際生產運行情況和有關理論，經認真分析后，認為內漏的原因主要是換熱管在運行時受熱不均而產生較大的熱應力及介質沖刷腐蝕造成的。

2.1 設備方面

從設備方面分析，主要有以下幾點原因：①再沸器管程入口無擋板，使塔底液直接沖蝕管束與管板的焊道部位，造成管束與管板之間出現縫隙，產生泄漏；②再沸器換熱管材質為20＃鋼，抗腐蝕能力較差，沒有采取必要的防腐措施；③再沸器在制作、管束焊接過程中，溫度場分布不均產生熱應力及殘余應力等，再加上焊接時焊接質量不過關，這些都可能成為（內漏的）隱患。

圖2 換熱器拆檢管板的實際情況

2.2 工藝方面

從工藝方面分析，主要有以下幾點因素：①再沸器蒸汽用量調節閥在再沸器后面，其實為液位調節閥，排放的主要是蒸汽冷凝液，這樣，把蒸汽就充分利用了，而長期處于氣液混合介質進入再沸器的狀態，加大了對再沸器的沖刷腐蝕；②有時由于工況波動和開、停車等情況，易造成塔底液位經常控制過低或波動較大，塔底液流經再沸器列管上部時，就變成了過熱蒸汽，使列管換熱不均勻，產生的熱應力較大；③精餾系統運行中若不加堿，精餾塔底液呈弱堿性，會使泡沫層增厚，結垢嚴重，管束換熱不均勻而產生較大的熱應力。

3 改進措施（見圖3、4）

（1）在下封頭內側（塔底液入口處）水平方向加一擋板（見圖4），以避免塔底液對管束與管板焊道的直接沖蝕。

（2）對再沸器管程進行鎳磷鍍等預膜防腐處理，這比選用不銹鋼材質更經濟、實用。

（3）在管束焊接時，要嚴肅工藝紀律，保證焊接質量，最好采用對稱施焊，以減小熱應力。

（4）將再沸器溫度調節改為蒸汽流量調節，調節閥設置在入換熱器蒸汽管線上（見圖4），這樣就避免了再沸器上管板長時間在液擊狀態下工作。

（5）盡量維持冷凝液系統的穩定運行，據合成、精餾溫度有預見性地進行調節，避免負荷大幅度波動。

（6）嚴格控制堿液的加入量，控制兩個塔釜液的p H值在7～9之間。

圖3 改進前的實際情況

圖4 改進后的實際情況

［1］張子鋒，張凡軍主編．甲醇生產技術［M］．北京：化學工業出版社，2007．

［2］廖巧麗，米鎮濤主編．化學工藝學［M］．北京：化學工業出版社，2001．

［3］《化工百科全書》編輯委員會．化工百科全書［M］．北京：化學工業出版社，1999．

Methanol Distillation Reboiler Internal Leakage and the Countermeasures

YUAN Zhi-feng,LEI Da
（The First Fertilizer Branch of Petrochina Ningxia Petrochemical Company，Yinchuan Ningxia 750026，China）

Analyze and explore methanol distillation reboiler internal leakage and its harm from two aspects：technical process and equipment，and the countermeasures are proposed．

methanol distillation；reboiler；internal leakage；reason；improving measures

TQ223．12＋1

B

1003-6490（2014）01-0082-03

2013-04-02

袁志峰（1984－），男，青海民和人，工程師，從事合成氨、尿素、甲醇生產運行管理工作。