芻議雙塔精餾主塔再沸器泄露原因分析

高 璐

聯化科技股份有限公司

芻議雙塔精餾主塔再沸器泄露原因分析

高 璐

聯化科技股份有限公司

雙塔精餾主塔再沸器在生產運行中的過程中總會發生各種泄露問題，我們必須綜合各種因素進行分析，通過事實取證，找出再沸器的泄露的真實原因并找出解決對策。

再沸器；泄露；精餾系統

前言

公司精餾采用 DAVY 兩塔生產工藝，在精餾開車過程中主塔再沸器列管經常泄漏，目前已成為制約公司精餾系統長周期穩定運行的主要影響因素。本文針對甲醇精餾系統主塔再沸器實際運行狀況進行分析，并就造成再沸器列管泄漏的因素提出了相應措施。

1. DAVY 雙塔精餾工藝流程

考慮到整個系統中有大量低位熱能，因此本裝置甲醇精餾單元采用兩塔流程。其主要流程為在生產精甲醇工況下，粗甲醇被分為兩股。三分之二粗甲醇進入穩定塔達到 MTO 級甲醇產品的要求。 另外三分之一的粗甲醇通過兩塔精餾獲得 AA 級甲醇產品。在預精餾塔中輕組份在塔頂脫除送出界外。在精餾塔中塔頂產生的 AA 級甲醇先進入精甲醇中間槽， 檢驗合格后經精甲醇輸送泵送至精甲醇成品罐。塔底產生的廢水送出界外。精餾塔下部采出雜醇油(主要組成為甲醇、乙醇、丁醇和水)通過泵送往雜醇油儲罐。

2.主塔再沸器的設備參數

甲醇精餾系統主塔再沸器其作用是用來為主塔塔釜提供熱源， 以使進料液體甲醇氣化后向上流動，其主要工作參數及設備材質如表 1所示。甲醇精餾系統主塔再沸器的相關技術特征符合精餾塔的運行要求，其隔板與管板、短節間采用角焊縫， 焊接角度大于 6 mm， 換熱管與管板的焊接采用氬弧焊自動焊，脹接采用液壓脹接，換熱管與管板的焊接頭進行 100% PT，I 級合格。

表1 主塔再沸器設備參數

3.主塔再沸器運行環境簡介

目前精餾塔的運行采用了三種方式，一種是反復蒸餾水來進行回收凝液，一種是精餾粗甲醇液體進行全回流操作，另一種是精餾粗甲醇液體采出精甲醇。自 2010 年 7 月 3 日開車以來， 精餾系統主要開車是為回收蒸汽凝液，生產精甲醇的時間短暫。由于回收凝液運行工況跟精餾甲醇工況差異較大，且穩定操作比較困難，因此在回收凝液運行期間，精餾塔和精餾塔再沸器均出現了不同程度的影響，再沸器出現頻繁內漏的情況。以下就精餾塔再沸器泄漏原因進行分析并就分析原因提出解決措施。

4.造成主塔再沸器泄漏的原因分析

在對精餾塔再沸器拆檢試壓時發現，有換熱管存嚴重爆管的現象，并呈圓形分布，同時很多根換熱存在不同程度的輕微泄漏，同時再沸器的管板連接處也存在不同程度的泄漏。在對再沸器檢查時，發現這些泄漏的管束均有相應不同的減薄和斷裂現象，同時也存在一定程度的沖刷腐蝕現象。自 2010年開車至今，主塔再沸器已堵管136 根，圖1為主塔再沸器堵漏分布圖。根據以上的現象，同時針對甲醇精餾塔的生產運行情況及相關理論，從工藝及設備等方面進行原因分析。

圖1 主塔再沸器堵管圖

4.1 設備方面

目前，結合本公司其他裝置運行的同樣材質換熱器的運行情況，也曾出現過換熱管發生泄漏，類似換熱器有三臺泄漏。從設備角度分析，主要有以下幾點原因。就目前的工藝條件而言，主塔再沸器的材質選擇可能是換熱器列管泄漏的一個原因之一。管板材質為：16Mn，換熱管的材質為 20#，該材質抗腐蝕能力差，采取相應的防腐手段及措施不足。換熱器在生產制作、管束及管板焊接期間，溫度場分布不均勻產生熱應力、殘余應力等，同時在焊接時由于焊接質量不達標，以上因素都有會成為換熱器內漏的原因。

4.2 工藝方面

根據目前運行情況，對精餾塔再沸器內漏的工藝原因可能是：

①由于公司采用的兩塔精餾，正常生產運行期間精餾粗甲醇，粗甲醇為弱酸性，具有一定的腐蝕性，雖然在生產期間通過添加堿溶液，并且控制預精餾塔后 pH 為 7～9，但是由于堿液與粗甲醇混合不均勻，將會導致再沸器出現局部腐蝕的現象。

②生產操作方式的影響。從實際生產上講，該換熱器換熱蒸汽規格較高，如壓力、溫度等。生產工藝參數的調節相當重要，如在換熱器引蒸汽時，暖管時間不夠或暖管程度不徹底，這將在一定程度上使管板和列管焊縫處受力不均，亦可能造成了換熱器的泄漏。

③進料組分的變化的影響。該換熱器設計應為精餾專用，但目前用精餾水來回收蒸汽凝液，回收凝液的操作條件比精餾甲醇的操作條件苛刻，這也是造成換熱器泄漏的一個可能原因之一。同時，進精餾塔的水質量無法保證，是否滿足在高溫下多次蒸發冷凝，雜質含量是否超標，是否對管道和焊縫腐蝕，這幾方面均無法排除，但從塔底排出的凝液紅色銹蝕物。

④生產負荷大幅度波動。 在精餾單元運行期間，其主要作用是回收外管網的富余 1.1 MPa(G)蒸汽，在蒸汽系統蒸汽不足時，需要立即對精餾單元進行減負荷操作。由于精餾塔生產負荷的大幅度波動，亦可造成再沸器出現內漏的情況。

⑤生產負荷達不到設計值。精餾系統自開車以來， 一直保持30%～60%低負荷生產， 并且我公司的精餾單元采用的是兩塔精餾工藝，其主塔的特點是在低負荷生產時回流比大，消耗的蒸汽量也較大，因此造成了蒸汽側與工藝甲醇側壓差增大的可能性，在某種情況下也會加劇再沸器泄漏。

5.建議優化措施

針對以上各原因的分析，建議采取以下的措施進行優化。

(1)更換材質

就目前的情況，為長周期運行建議更換管板和換熱管的材質，更換管板為：16Mn+304 復合板，換熱管更換為：304。(2)加強工藝過程操作

①在該再沸器使用之前制定再沸器的投用方案，嚴格細化再沸器投用的每一步驟，并要求崗位操作人員嚴格執行。

②在進行生產負荷調整時，操作人員務必緩慢操作，暖管務必慢且徹底，防止暖管過快或不徹底造成換熱器換熱管和管板受熱不均，造成焊縫應力過大。

③在再沸器運行期間避免出現快增減換熱器的蒸汽量，避免出現換熱器內壓力波動，對換熱器產生影響。

④在精餾塔再沸器運行期間，加強精餾塔塔底液位的控制，維持精餾單元的運行穩定，根據精餾單元工況變化及時調整液位至正常值，以減少其波動。

(3)強化設備檢修質量管控。 在管束生產或檢修焊接時，加強對焊接工人的管理，嚴格焊接操作紀律，保證焊接質量，應采取對稱施焊，以降低熱應力。

(4)設備專用。由于之前該換熱器被用來回收凝液提供熱量，建議將換熱器專門用來為生產精甲醇提供熱量，不生產精甲醇時，就務必將該換熱器切出并加盲板隔離，利用工廠風吹干，并通氮氣微正壓保護。

6.結語

綜上所述，雙塔精餾主塔再沸器的泄露原因是多種多樣的，由于不同因素的影響，在解決具體問題的時候一定要采取合適的措施，唯有這樣才能從根本上解決泄露問題。

[1]陳晶，王建波.再沸器泄漏原因分析及改進措施[J].化學工程與裝備，2014，02：151-153.

[2]楊卓，劉文權.丁二烯裝置萃取精餾塔再沸器技術改造[J].石油化工應用，2010，05：94-95+100.