精馏段热交换器10E003内漏原因分析及处理（合成氨厂）

    1  前言
    10E003是氨片提塔10C002耪牌段热交赞器，其作用是冷疑分离精馏段工艺再生气中的氨。该热交换器是一台垂直布置BEM型列管式热交换器，换热管材质为20钢，壳体、封头和管板皆为16MnR。该台热交换器安装在氨汽提塔的顶部，其管程走的是再生工艺气，温度60～100℃，压力2．7MPa，壳程走的是循环冷却水，进水温度35℃，压力0．3MPa。汽提上来的气氨直接进入其管侧冷却。10E003与汽提塔之间采用焊接垫片连接。
    2 10E003内漏现象判断
    10E003内漏主要发生在开车阶段。当10C002充压平衡加蒸汽时，容易发生内漏。此时再生含氨蒸汽进入壳程，其结果是再生含氨蒸汽在冷却水侧热交换器上部占据一定空间，形成一定压力。中断热交换器冷却水侧循环，如出现下列参数变化并结合现场判断，可认为10E003内漏。
   （1）塔内压力P10001上涨。
    (2)塔顶部出口温度TRl0006一直居高不下。
    (3)现场打开10E003冷却水回水导淋有氨味并伴有气体。
    (4)现场10E003冷却水侧进、出口温度高(用手触摸烫手)。
    (5)减少再沸器10E005蒸汽和用PVl0001A调节阀仍不能控制压力。
    3  内漏原因分析
    3．1  循环水对管子的腐蚀
    我厂循环冷却水原来采用以聚磷酸盐加锌为主剂的磷系配方，后改用高效全有机复合型配方作为缓蚀剂来控制冷却水系统的腐蚀，同时也提高了冷却水的抗阻垢能力。在工厂建成投产前以及每次大检修后，对循环冷却水系统进行清洗和预膜处理。尽管如此，来自冷却塔的循环冷却水本身就是一种氧的饱和溶液，对碳钢设备具有较大的腐蚀作用，尤其是在薄弱部位，更容易形成氧腐蚀。
    在热交换器的外表面，可以观察到点状的蚀坑，这种点蚀是造成管子穿孔的重要原因。有关资料指出，温度越高，点蚀的倾向性越大。从10E003的运行情况看，符合这种倾向。正常操作时管子温度在60℃左右，而在开、停车过程中，由于工艺条件恶劣，往往超温至100℃以上，这为点蚀的产生和发展创造了条件。另外，由于循环水浊度和设备设置的原因，10E003壳侧底部沉积了很多泥沙，从而导致开车前此处预膜的失败。这是因为在预膜过程中，一般要求预膜液流速要高一些，流速太低，成膜速度慢，且生成的保护膜亦不均匀，因而这里便成了点蚀产生的温床。同时，由于这里冷却水流速低，水温高，易产生结垢，再加上泥沙的堆积，在这些沉积物的下面就会产生垢下腐蚀。这种腐蚀与点蚀机理相同，即垢下金属表面不断受腐蚀，腐蚀所溶解出的Fe²⁺不停地进入冷却水中，遇到阴极反应生成的OH-，则迅速地结合成氢氧化铁的沉积物。随着腐蚀的不断进行，这种沉积物不断堆积，这又加快了腐蚀的速度。
    3．2  管侧介质对管子的腐蚀  
    液氨之所以不对碳钢形成腐蚀，是因为在金属表面可形成一层保护膜。但是，由于10E003在开、停车过程中，时有出现升温过快及泄压过快等现象，使得局部的保护膜遭到严重破坏。例如在陕热管子两端即有损伤部位，此时管侧的介质为水汽和气氨，它们对曝露的活化金属表面形成强烈腐蚀，直到管子内表面上的介质变为高屯度液氨，且温度降至正常温度，又重新形成保护膜为止。由于装置的开停车比较频繁，从而对管子不断形成局部腐蚀。这种管子内外侧)6局部腐蚀，最终造成了管子的穿孔。
 　 4  处理措施
  　1993年9月，第一次发现设备内漏。当时为了尽快恢复生产，进行了壳侧操作压力试漏，然后采用先堵后焊的方法，堵了2根管子，至1995年3月共堵管6次，计堵管35根，均采用类似的方法，只是后两欠采用壳侧打压至设计压力试漏。堵管虽然对设备换热效率影响不太明显，但检修停车却带来很大损失。其间更换了冷却水缓蚀剂，以提高其抗蚀性，同时优化工艺操作，尽力改善10E003运行条件。   
   　10E003的工艺交出检修程序繁琐。它安装在近30m的高空，且与氨汽提塔之间采用焊接垫片密封，这些都给检修带来很大的困难。目前循环水系统基本稳定，10E003的操作条件不可能有根本的改观，鉴于这种情况，必须对其进行彻底的改进，即整台更换。采用高级耐蚀材质的换热管，方能解决根本问题。工厂于1995年利用停车机会更换了一台新的热交换器。新的10E003采用0Crl8Ni9Ti不锈钢管作为换热管，投运后运行效果良好，运行两年来，没有出现过内漏事故。