聚甲醛裝置塔頂冷凝器腐蝕的原因分析及對策

郭偉峰

（開封市聚甲醛基新材料創新型科技團隊，河南　開封　475200）

聚甲醛裝置塔頂冷凝器腐蝕的原因分析及對策

郭偉峰

（開封市聚甲醛基新材料創新型科技團隊，河南開封475200）

針對聚甲醛生產裝置中常見的冷凝器腐蝕現象，從介質組份、物理沖蝕等方面分析換熱設備的腐蝕原因，并針對腐蝕原因提出行之有效的解決方案，旨在確保生產裝置的安全、高效、穩定運行，延長裝置設備的使用壽命，降低生產成本。

冷凝器；防腐蝕；甲酸；甲醛

開封龍宇化工有限公司為年產4萬t聚甲醛裝置，其主要工藝流程為甲醇原料制成甲醛，甲醛經過催化劑反應生成三聚甲醛和二氧五環，然后按照一定的比例聚合生成共聚甲醛。裝置在運行生產中屢次出現冷凝器列管腐蝕泄漏的現象，不僅嚴重影響生產裝置的安全、高效、穩定運行，而且降低了裝置設備的使用壽命，增加了生產成本。

1　腐蝕現象

聚甲醛裝置回收系統頂部冷凝器經數年運行后，發現在管程物料進口側、管壁、管頭及管箱底部均有較嚴重的腐蝕現象，如圖1所示。其中，管壁、管頭及管箱底部腐蝕前后數據對比結果見表1。

2　原因分析

2.1介質腐蝕

該冷凝器的物料組分主要為甲醛、甲酸、水等，介質溫度160℃左右，介質pH值約1.3。由于甲酸的結構特殊，它的一個氫原子和羧基直接相連，也可看作是一個羥基甲醛，因此甲酸同時具有酸和醛的性質。甲酸的類醛基結構使其既具有還原性，又具有很強的腐蝕性，而甲酸在高溫環境下顯然增加了對設備的腐蝕性。

圖1　聚甲醛裝置回收系統頂部冷凝器腐蝕現象

表1　管壁、管頭及管箱底部腐蝕前后數據對比結果

有人研究了不銹鋼在甲酸-水-甲醇中的腐蝕速度（連續試驗400h），發現在甲酸、水和甲醇溶液中，其腐蝕速度不但隨溫度升高而升高，而且隨甲酸濃度升高而升高。所以，該設備的腐蝕主要為介質中的甲酸成分引起。

2.2物理性沖蝕

該設備管程進口介質為氣液混合狀態，壓差較大，流速較高，進口距離管板較近，冷凝器結構無任何防沖措施，在液滴長期沖擊作用下，致使接管內、管板管頭和管箱底部都發生了較為嚴重的斑點狀沖蝕現象。

3　處理對策

3.1防腐蝕對策

在該冷凝器物料進口側增加緩蝕劑，中和介質組分中的甲酸，調節介質pH值穩定在5.0以上，減緩對設備金屬的腐蝕。

3.2防沖蝕對策

①考慮進口側管板大量管頭已經受損，為確保設備運行質量，決定對該管板所有管頭重新進行焊接維修，在現場逐一打磨干凈后，PT確認，然后進行手工焊接，焊后PT檢查，并進行泄漏試驗和水壓試驗。

②考慮殼體基本對稱，出口側管頭沒有腐蝕，可以將出口側管板掉換至進口側殼體掉頭并翻轉，這樣會提高管板的耐用性。掉頭并翻轉后，殼程進出管口規格不變；排放口和排氣口規格變化不大，不影響使用；各管口位置略有變化，安裝時調整配管；原鞍座翻轉到上面，可保留，以備后用；增加新鞍座，預先制造好，現場實配定位焊接；折流板缺口方向保持一致，無不良影響；銘牌架翻轉，可拆除后重新焊接［1］。

③設計制作活套式導流筒，安裝在管程進口N1的連接法蘭之間。如圖2所示。該結構由自身承擔物料的沖擊，且開口朝外，可取出替換，不會對管頭形成任何的沖蝕，能起到有效的保護作用，其負面影響是造成流通面積有所縮小且需要增加管口密封墊片［2］。

④考慮管口部位沖蝕較重，為防止管口繼續受到沖蝕影響，可視情況在進口側管頭部位增加管帽結構，但會在一定程度上影響換熱器的換熱面積，如圖2所示。

⑤為防止從導流筒出來的介質對封頭形成沖蝕作用，在封頭底部增加一塊防沖板與封頭底部焊接。

圖2　冷凝器防腐蝕改造設計

4　應用效果

換熱器經過添加緩蝕劑和技術改造后，裝置在長周期運行中有效減緩了腐蝕現象，減少了設備檢修頻率，節省了設備更換和裝置停車所產生的費用（見表2）。

表2　改造前后腐蝕情況對比

通過對換熱設備改造前運行2a和改造后運行2a厚度腐蝕百分比的對比可以看出，經過改造換熱設備的換熱列管厚度腐蝕百分比下降了30.83%，管箱底部厚度腐蝕百分比下降了17.81%，換熱列管的官帽厚度腐蝕百分比下降了46.07%，各項腐蝕指標都得到了較好的控制，大大延長了設備的運行周期。

5　結語

本文主要解析了聚甲醛裝置換熱器運行中常見的腐蝕問題，通過對介質和物理的腐蝕原理分析，提出了較為有效的防腐蝕措施，且經過2a運行對比各項腐蝕速率都有較大幅度的下降，既保證了生產裝置的安、穩、長、滿與優運行，又延長了設備的使用周期，降低生產裝置的生產成本。

Cause Analysis and Countermeasures of Corrosion of Condenser Tower Overhead Condenser

Guo Weifeng
（Kaifeng Innovative Technology Team of POM-based New Materials，Kaifeng Henan 475200）

For condenser corrosion phenomena of POM production facility in common，the change reasons for corrosion of thermal equipment was analyzed from the media group，physical erosion and other aspects，and put forward the effective solutions for the cause of the corrosion，in order to ensure the safety，high efficiency and stable operation of the production device，prolong the service life of the device and reduce the production cost.

condenser；corrosion protection；formic acid；formaldehyde

TQ243.12

A

1003-5168（2016）05-0073-02

2016-04-19

郭偉峰（1986-），男，助理工程師，研究方向：化工設備管理和維護。

［1］楊挺.列管式換熱器的腐蝕分析與對策［J］.深冷技術，2014（4）：47-50.

［2］潘景福，李琦，王彥輝，等.甲醛回收塔防腐蝕材質優化分析與研究［J］.中國科技縱橫，2015（2）：67-69.