化工冷凝器防沖蝕破壞裝置應(yīng)用淺析

劉光新 劉新

摘要：冷凝器上部管板，增加可拆卸式緩沖液體沖蝕的消耗性保護(hù)裝置。消除夾帶液滴的工藝氣源對(duì)鎳基合金高價(jià)值列管冷凝器的沖蝕損傷，延長(zhǎng)換熱器使用壽命。

關(guān)鍵詞：冷凝器管板沖蝕;沖蝕破壞裝置;

引言：TDI生產(chǎn)精制系統(tǒng)某氣相冷凝器，是以循環(huán)熱水為冷卻介質(zhì)，用于冷凝含有HCL組分氣相介質(zhì)。此類(lèi)禁水工藝的化工生產(chǎn)裝置用氣體冷凝器，設(shè)計(jì)為立式雙管板填料函式列管換熱器的結(jié)構(gòu)。換熱管采用鎳基合金，造價(jià)昂貴。該設(shè)備氣相介質(zhì)自閃蒸槽罐，受介質(zhì)物性和工藝特性限制，含有少量液體霧滴隨工藝氣流直接進(jìn)入冷凝器。其氣體介質(zhì)流速可達(dá)每秒數(shù)十米，被夾帶的霧狀液體直接作用于對(duì)冷凝器工藝介質(zhì)入口側(cè)管板（上部）及換熱管，液滴流速遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)鎳基合金所能承受的液體流速，對(duì)換熱管和管板造成嚴(yán)重沖蝕損傷，大大縮短了冷凝器的使用壽命。

1冷凝器管板沖蝕的原因分析

1.1冷凝器工況描述

分離塔閃蒸出的氣相介質(zhì)，進(jìn)入該冷凝器。冷凝的液體進(jìn)入下一工序。氣相介質(zhì)溫度160℃、壓力3.4kpa。進(jìn)入冷凝器換熱管內(nèi)氣相介質(zhì)流速為37.92m/s。

1.2 腐蝕的原因

通過(guò)對(duì)運(yùn)行12個(gè)月后的冷凝器介質(zhì)入口側(cè)板進(jìn)行拆檢 ，發(fā)現(xiàn)其腐蝕嚴(yán)重，如圖一所示。冷凝器工藝側(cè)進(jìn)氣介質(zhì)源自分離塔，該塔為閃蒸工藝，其閃蒸出的氣相介質(zhì)由約10m（DN900）長(zhǎng)的管道直接進(jìn)入冷凝器，受工藝介質(zhì)物性限制，中間無(wú)任何氣液分離裝置。因此實(shí)際進(jìn)入冷凝器的氣相介質(zhì)中含有一定量的液相組分呈微小液滴狀態(tài)，另外，氣相管道的熱損造成部分高溫飽和蒸汽冷凝回液相，在氣流作用下從管道底部被吹入冷凝器。在高速氣流的作用下這兩部分液相介質(zhì)直接對(duì)換熱器進(jìn)口側(cè)（上管板）造成嚴(yán)重的沖蝕。

2.冷凝器防沖蝕破壞的改造措施

2.1增加保護(hù)裝置

受工藝介質(zhì)物性限制，從工藝角度沒(méi)有優(yōu)化措施，因此只能從設(shè)備結(jié)構(gòu)和材質(zhì)角度進(jìn)行攻關(guān)改造。冷凝器上部管板，增加可拆卸式緩沖液體沖蝕的消耗性保護(hù)裝置。消除夾帶液滴的工藝氣源對(duì)鎳基合金高價(jià)值列管冷凝器的沖蝕損傷，延長(zhǎng)換熱器使用壽命。該防沖蝕破壞裝置，采用普通材質(zhì)，根據(jù)消耗情況進(jìn)行更換，降低成本。按照與冷凝器管板相同布管，制作一件由2塊20mm厚的管板和300mm長(zhǎng)度的304材質(zhì)列管組成的防沖板組件。采用螺栓連接的方式，安裝固定在在立式雙管板列管冷凝器上管板處。如上所述，被高流速氣相介質(zhì)夾帶液相組分，首先進(jìn)入防沖板組件，起到均布和緩沖作用，消除了其對(duì)冷凝器上管板和列管的沖蝕問(wèn)題。

2.2防沖板保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)原理

防沖板組件，采用16根M20×40mm的螺栓，安裝固定在在立式雙管板列管冷凝器上管板處?？刹鹦斗罌_板組件由件號(hào)12-12、12-13、12-14組成。件號(hào)12-12、12-14為304材質(zhì)薄管板，其布管及開(kāi)孔尺寸與換熱器管板相同。件號(hào)12-13為防沖列管，材質(zhì)304，長(zhǎng)度300mm。件號(hào)12-12、12-14薄管板與件號(hào)12-13列管，采用焊接方式連接。組裝后應(yīng)保證防沖板組件與冷凝器管板平行度偏差≤0.4mm，防沖列管與換熱管垂直度偏差≤0.4mm、同心度偏差≤0.2mm。本案例防沖板設(shè)計(jì)高度，是根據(jù)冷凝器換熱管實(shí)際損傷深度增加一定裕量設(shè)計(jì)確定，屬實(shí)驗(yàn)性設(shè)計(jì)?？刹鹦斗罌_板組件由件號(hào)12-12、12-13、12-14組成。如圖二所示。

3.添加保護(hù)裝置的冷凝器

冷凝器連續(xù)運(yùn)行17個(gè)月后的拆檢管板情況，如圖三所示。

4.結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)冷凝器沖蝕破壞的原因進(jìn)行分析，對(duì)冷凝器增加了保護(hù)裝置，經(jīng)實(shí)踐，對(duì)連續(xù)運(yùn)行17個(gè)月后的冷凝器進(jìn)行拆檢，發(fā)現(xiàn)換熱管內(nèi)壁無(wú)任何損傷，改造效果明顯。消除了同工況運(yùn)行17個(gè)月原材質(zhì)結(jié)構(gòu)冷凝器的上管板沖蝕問(wèn)題。

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