MTP反應器常見問題分析及處理方法

何小平　權曉軍　李文龍

摘 要：MTP反應器是甲醇制丙烯裝置的關鍵靜設備，結構為6級絕熱式固定床反應器，它主要是將上游二甲醚產品在沸石催化劑的作用下反應生成含有大量丙烯的混合芳烴類物質；主要內件包括分布器、液相膨脹節、氣液相分布管、噴嘴、支撐格柵等。文章針對反應器檢修過程中常出現的問題，從工藝運行、設備材質、檢修質量等方面分析原因，制定對應的解決方案。

關鍵詞：分布器；膨脹節；斷裂；改進方法

1 設備概況

1.1 設備主要內件概況（表1）

1.2 設備主要運行指標（表2）

1.3 設備運行周期（表3）

2 常見問題

2.1 噴嘴堵塞

問題可能產生原因分析及改進方法：

噴嘴：我廠采用MTP噴嘴為外部混合雙流噴嘴，包含噴嘴座、螺紋連接的噴嘴（內部為吸入管線、外部為氣蓋），液相介質沿軸向由噴嘴中心（吸入管）噴出、霧化氣與液相沿軸向（氣蓋）噴出，兩者在離開噴嘴的霧化區混合霧化。

前期要求液相噴嘴霧化顆粒直徑小于最小間距（液相噴嘴與內噴嘴之間的間距為0.5mm）的0.25倍，即0.125mm；但運行過程中發現噴嘴堵塞較為嚴重。

改進方法：將液相進料濾網由原來的80目改為100目，并且在反應器下線時進行拆卸清洗。

2.2 液相膨脹節斷裂、液相分布管變形

問題可能產生原因分析及改進方法：

（1）材料

A321牌號為0Cr18Ni9Ti，其化學成分主要為（%）表4

它是一種廣泛應用的18-8型奧氏體不銹鋼，具有高強的抗腐蝕性，在空氣中具有較高的熱穩定相，抗大氣氧化，可長期在800℃以下使用，強烈氧化開始溫度為850℃。

改進方法：由于反應器運行最高溫度≤500℃，所以工藝運行參數對設備基本無影響。但在運行過程中應嚴格按照操作規程進行，避免系統超溫，并在投料、再生過程中嚴格控制升溫速率（要求≯50℃/h）避免溫差過大對設備造成損壞。

（2）外形尺寸

膨脹節與噴嘴一一對應，并配有支撐，拆卸過程中發現，膨脹節熱態時波紋套管延伸至導向套管外側，回縮時波紋管卡塞在套管邊緣導致損壞膨脹節。（如圖3所示）

改進方法：將膨脹節導向套管延伸20mm，使膨脹節能夠在導向套管內自由伸縮。

膨脹節前側的支撐孔較小，分布管伸縮過程中支撐孔會對分布管造成卡塞，導致分布管變形嚴重。（如圖5所示）

改進方法：將支撐孔由原來的￠12.5擴大到￠13.5，使分布管在伸縮過程中不受卡塞。

（3）檢修質量

反應器前期出現的分布管斷裂現象，斷面較為平整，無明顯的應力裂痕，因此判斷為制造時焊接缺陷。（如圖6所示）

改進方法1：選用正確的焊材。膨脹節材質為A321，日常檢修過程中我們選用ER321焊絲進行全氬弧焊接，ER321為奧氏體不銹鋼焊絲，牌號為H08Cr19Ni10Ti，其焊縫通過添加鈦來固碳，防止晶間析出碳化物，提高了焊縫的抗腐蝕能力，具有良好的力學性能。其化學成分為（%）（表5）

為了使焊縫獲得良好的機械性能，焊縫的保護氣體采用Ar+2%O2，保護氣體流量為20-25L/min為宜；采用直流反接施焊，焊接弧長一般取4-6mm（電弧過長易產生氣孔等缺陷，電弧過短其浸潤性會變差）。

改進方法2：提高焊接時工件放置的合理性。膨脹節在前期焊接過程中，無專用工裝，焊接完成后，無法保證波紋管與導向套管的平行度，導致運行過程中兩者容易發生卡塞。（焊接過程如圖7所示）

（a線表示波紋管的水平度，b線表示導向套管的平行度，兩者之間可能存在夾角）

改進方法：車間經過長期探索，制作了膨脹節焊接專用工裝。（如圖8所示）

工裝在制作過程中，嚴格控制四個圓形部分的同心度，使其達到同心。這樣在焊接過程中，就能夠保證波紋管與導向管的同心度，從而延長膨脹節的使用壽命。（如圖9所示）

反應器在選材上已最大限度的考慮到溫度、壓力等工藝參數的變化。為進一步延長反應器的運行周期，我們應加強運行操作的平穩性，防止突然產生的超溫、超壓等對設備造成損壞；不斷總結檢修過程中出現的問題，提高自身檢修水平，為實現設備安、穩、長、滿、優運行保駕護航。

參考文獻

[1]干勇，等.鋼鐵材料手冊（下）[M].北京：化學工業出版社，2009.

[2]才鴻年，趙寶榮.金屬材料手冊[M].北京：化學工業出版社，2010.

[3]郭強.中外金屬材料手冊[M].北京：化學工業出版社，2015.