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2#主甲醇換熱器的腐蝕與防護措施

文檔作者：何銀寶張穎汪錳郝東升何潤霞文檔來源：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)化工學(xué)院內(nèi)蒙古天野化工集團有限責(zé)任公司，		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年10月14日
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2004鉦
大氮肥
IJa學(xué)Scale Nitrogenous Fertilizer Industry 第27卷第1期
2#主甲醇換熱器的腐蝕與防護措施
張穎汪錳郝東升何潤霞
(內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)化工學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特，ol0062)
內(nèi)蒙古化肥廠低溫甲醇洗裝置自1997年4
月開車，半年后發(fā)現(xiàn)20主甲醇換熱器及其管線嚴
重腐蝕，多次發(fā)現(xiàn)泄漏，頻繁停車檢修處理，嚴重
影響生產(chǎn)的正常進行，造成很大的經(jīng)濟損失。通
過分析泄漏情況找到了腐蝕原因，從而采取相應(yīng)
的防護措施，至今生產(chǎn)運行狀況良好。
1腐蝕狀況及原因
1．1腐蝕狀況
2。主甲醇換熱器的管束原設(shè)計材料為碳鋼，
投產(chǎn)半年以后發(fā)現(xiàn)其列管底端、管板及封頭處因
腐蝕嚴重，出現(xiàn)泄漏難以修復(fù)，停車將換熱器中的
管束全部更換，同時將換熱管材質(zhì)升級為
1Crl8Ni9Ti。但仍有腐蝕發(fā)生，后改為滲鋁鋼制作
換熱器列管，防腐效果很好。
2”主甲醇換熱器及其所屬管線嚴重腐蝕，使
換熱管及其所屬管線減薄甚至穿孔，造成甲醇泄
漏。宏觀觀察碳鋼換熱器列管的腐蝕可以發(fā)現(xiàn)：
腐蝕主要發(fā)生在列管鋼管的u形段內(nèi)部、固定列
管的管板及換熱器的封頭等部位，表面附著一層
紅褐色鐵銹，呈局部腐蝕狀態(tài)，并且有許多麻點和
坑孔，因腐蝕致穿的孑L洞多呈圓形，在點蝕孔周圍
及底部沒有穿晶及晶間裂紋。
1．2腐蝕原因
根據(jù)腐蝕狀況的分析，24主甲醇換熱器的腐
蝕除介質(zhì)引起的局部腐蝕外，物料的沖刷和磨損
也會造成腐蝕。
1)介質(zhì)的化學(xué)腐蝕。甲醇洗裝置中6臺24
主甲醇換熱器結(jié)構(gòu)相同，均為固定管板式u形管
換熱器，列管規(guī)格為巾19 film X2mm，管程介質(zhì)為洗
滌完原料氣的富硫化氫甲醇液，出口溫度96℃，
入口溫度一24℃，殼程介質(zhì)為硫化氫再生后的貧
甲醇，出VI溫度一12℃，人口溫度92℃。由于管
程出入口溫差較大，腐蝕嚴重，物料大量泄漏。這
何銀寶
(內(nèi)蒙古天野化工集團有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古呼和浩特，010070)
說明腐蝕程度與介質(zhì)的性質(zhì)及溫度有關(guān)。
2’主甲醇換熱器管程中的甲醇含有大量的
H2S，而H2S可直接與鐵或鐵的氧化物作用生成硫
酸鹽，對設(shè)備造成腐蝕。在實際生產(chǎn)中，由于甲醇
系統(tǒng)中含有大量水分，硫化氫在一定溫度條件下
會溶解于水形成氫硫酸，氫硫酸與金屬鐵反應(yīng)生
成硫化亞鐵，對設(shè)備也會造成腐蝕。介質(zhì)對換熱
器的列管及與其相連的管道腐蝕后，從表面看金
屬的外形尺寸幾乎不變，但金屬的強度和延伸性
降低，彈性范圍也降低。
富含H2s的甲醇在硫化氫吸收塔中閃蒸出
CO后，原料氣中的羰基化合物及少量CO溶解于
甲醇，與金屬設(shè)備接觸時能生成硫化鐵，并附著在
金屬壁上。為了保證正常傳熱，在硫化氫閃蒸塔
甲醇泵的出口處配人了一股原料氣，流量為
200m3／h，這樣就導(dǎo)致24主甲醇換熱器中的甲醇
含有較高的CO，CO與金屬鐵發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成
羰基鐵，硫化氫的存在又促進了CO與金屬鐵的
反應(yīng)，加速羰基鐵對設(shè)備的腐蝕。
富含H2S的甲醇雖然經(jīng)過硫化氫吸收塔，又
經(jīng)過硫化氫閃蒸塔甲醇泵加壓，但隨著溫度不斷
升高，仍有硫化氫氣體閃蒸出來，這樣就形成溶
解、閃蒸、再溶解過程，造成設(shè)備表面不規(guī)則受力，
導(dǎo)致H2s對金屬鐵腐蝕加重。
2)沖刷腐蝕。富含H2s的甲醇在列管表面
流動，尤其是出現(xiàn)渦流或液體甲醇急劇改變流動
方向時，由于甲醇液體的機械沖刷對列管金屬表
面保護膜的破壞作用，甲醇中的H2s就與列管金
屬表面不斷發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)作用，產(chǎn)生沖刷腐
收稿日期：2003-07．15。
作者簡介：張穎，男，1948年出生，副教授，1975年畢業(yè)于北
京化工學(xué)院基本有機化工專業(yè)，現(xiàn)在內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)工作，多年
來從事教學(xué)、設(shè)計與科研工作，主編出版教科書1部，發(fā)表教學(xué)和
科研論文多篇。聯(lián)系電話：0471-6575690。
萬方數(shù)據(jù)
第1期張穎等．2。主甲醇換熱器的腐蝕與防護措施51
蝕。
沖刷腐蝕的特征是金屬表面上常出現(xiàn)方向性
的凹槽、溝道、波紋和圓孑L等腐蝕外形。
3)磨損腐蝕。系列管金屬表面同時產(chǎn)生磨
損和腐蝕的雙重破壞形式。發(fā)生在液體甲醇改變
流動方向的部位，如列管的U形管、管線拐彎部
位。在這些部位處，液體甲醇的流動呈湍流狀態(tài)，
汽液動量變化較大，因此對換熱器的磨損沖蝕嚴
重，加快了換熱器列管和管道的腐蝕。
2防護措施
1)加強生產(chǎn)管理，改變操作條件。為了防止
№s溶解于水形成氫硫酸，對24主甲醇換熱器及
與其相連的管道造成嚴重腐蝕，首先采取了調(diào)整
甲醇水精餾塔的操作工況，嚴格控制沖、卸壓速度
等措施，以降低甲醇中水分的含量。
2)選用耐蝕性能更好的材料。鑒于1Crl8Ni．
9Ti材質(zhì)耐H2s腐蝕及應(yīng)力腐蝕性較差，后考慮換
用其它耐蝕性能較好的材料，如碳鋼滲鋁材料。
碳鋼滲鋁材料即對碳鋼表面進行合金化處理，在
碳鋼表面上形成致密的鋁一鐵合金，滲層與基體
結(jié)合力很強，且不影響碳鋼的傳熱性能。滲鋁鋼
具有較好的耐蝕性能，其對H2S、s02、s03、NH3、
C()2、海水等介質(zhì)的耐蝕性是碳鋼的4—40倍，而
抗高溫氧化的能力超過1Crl8Ni9Ti。是我國目前
用來抗高溫H2S腐蝕的較好材料。
增加管壁厚度，選用厚壁管制作換熱器列管，
這樣可使管壁厚度增加l～3．5mm，選用彎頭、彎
管時使彎頭、彎管外圓壁厚增大l一2mm，以增加
管線的曲率半徑，減少湍流形成。這樣就可減少
液體甲醇對設(shè)備和管道造成沖刷和磨損腐蝕，延
長其使用壽命，保證生產(chǎn)正常進行。
3)嚴格操作。合成氨生產(chǎn)工藝流程長，化工
單元多，一旦誤操作就將給設(shè)備和管道帶來不良
的影響。嚴格操作對改善設(shè)備腐蝕是非常嚴重
的。
4)加強設(shè)備腐蝕調(diào)查和易腐蝕部位監(jiān)測。
腐蝕檢測與規(guī)范化處理，引進和開發(fā)一系列成熟
的在線檢測方法并推行微機規(guī)范化管理。
3結(jié)語
28主甲醇換熱器的腐蝕是甲醇洗裝置中普
遍存在的問題，主要原因是甲醇中H2s的腐蝕、物
料的沖刷腐蝕和磨損腐蝕。因此，對24主甲醇換
熱器的腐蝕控制是一個系統(tǒng)工程，涉及到換熱器
的設(shè)計、制造、工藝操作等許多方面。所以，在生
產(chǎn)實踐中，必須采取綜合治理的防護措施，全面控
制各種腐蝕環(huán)境的形成，可以有效地提高換熱器
的使用壽命，保證整個甲醇洗裝置安全平穩(wěn)的運
行。
南化氮肥廠8種主要產(chǎn)品提前完成年度計劃
南化公司氮肥廠合成氨、濃硝酸、稀硝酸、硝酸銨、精甲醇等8種主要產(chǎn)品提前完成年度生產(chǎn)計劃，
其中合成氨完成160923t，超計劃936t，提前22d實現(xiàn)年初目標(biāo)；濃硝酸實際完成71767t，超產(chǎn)767t，提前
24d實現(xiàn)年初目標(biāo)；稀硝酸實際完成390326t，超產(chǎn)326t，提前21 d實現(xiàn)年初目標(biāo)；硝銨實際完成
107319t，超產(chǎn)2319t，提前29d實現(xiàn)年初目標(biāo)；精甲醇、甲醛、硝鈉、亞鈉已分別提前2至3個月完成年度
計劃。除硝酸銨和合成氨外，其他6種產(chǎn)品已創(chuàng)造了歷史最高年產(chǎn)紀錄。
2003年，對南化氮肥廠來說，是艱苦卓絕、頑強拼搏的一年，是深化改革、強化管理、全面提升的起
步年。面對新形勢，該廠將“創(chuàng)新管理、精細管理、自主管理”作為企業(yè)發(fā)展的重要措施。關(guān)鍵裝置BDC
壓縮機六段缸體出現(xiàn)裂紋，平均日減產(chǎn)合成氨100t，面對如此嚴峻的形勢，動腦筋，想辦法，力爭早日修
復(fù)。從3月4日停車至4月23日搶修完成歷時51 d，比以往搶修提前20d，創(chuàng)造了檢修史上的奇跡。
造氣車間是生產(chǎn)的“龍頭”，在原料品種較雜的情況下，進一步抓好煤籽和小煤球的摻燒工作，同時
大力進行科技攻關(guān)，先后對鼓風(fēng)機葉輪、爐條、上下吹閥門、振動篩等進行了改造，并于10月24日完成
了所有13臺煤氣爐自動化控制，為全年生產(chǎn)任務(wù)的完成奠定了基礎(chǔ)。凈化車間加強對脫硫系統(tǒng)的科技
攻關(guān)，使進入合成銅液塔的半水煤氣的含硫率大大降低。
南化氮肥廠郟錫興

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