变换冷凝液汽提系统腐蚀原因探讨.pdf
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1、 小氮肥 第 卷 第 期 年 月 变换冷凝液汽提系统腐蚀原因探讨 张金华 (神华包头煤化工有限责任公司 内蒙古包头 ) 前言 神华包头煤化工有限责任公司(以下简称包 头煤化工公司)以煤为原料经过气化、气体净化 后合成甲醇,净化装置变换汽提系统主要作用为 处理 变换单元低温工艺冷凝液,将工艺冷凝 液中的 汽提出去,保证气化外排水中 含 量达标。 由于冷凝液中溶有 ,等气 体和煤中其他元素,在运行过程中变换冷凝液汽 提系统腐蚀特别严重,对下游硫回收装置稳定运 行造成较大影响,给现场安全生产和环保排放造 成较大压力。 汽提系统工艺流程 来自变换单元洗氨塔底部和第 水分离器的 冷凝液(约 )先进入低温
2、冷凝液洗涤分离 塔闪蒸出部分 ,闪蒸气经脱盐水洗涤之后随 低温甲醇洗尾气放空,冷凝液经塔顶冷凝器加热 后进入冷凝液汽提塔的上部,用从塔底部进入的 (表压)饱和蒸汽进行汽提;塔顶出来的 汽提气经塔顶冷凝器用低温冷凝液冷却至约 后,含氨不凝气送至硫回收装置处理,塔底 的冷凝液经低压冷凝液泵升压后送至气化装置循 环利用。 设计进汽提塔低温冷凝液中氨体积分数 为 ,汽提塔压力为 (表压), 去硫回收装置的变换不凝汽温度为 ,汽提 塔塔顶温度为 。 变换冷凝液汽提系统工艺 流程见图 。 存在的问题 主要表现在塔顶冷凝器腐蚀穿孔、回流泵机 封频繁更换、阀门腐蚀内漏、回流管线弯头处和塔 顶回流塔盘腐蚀损坏,
3、造成汽提系统不能正常运 行,给现场安全生产和环保造成较大压力。 一般, 图 变换冷凝液汽提系统工艺流程 塔顶冷凝器每隔 个月更换 次,回流泵机封 和阀门半月左右更换 次。 由于净化单元变换冷 凝液汽提系统设备在运行中存在严重腐蚀,频繁 检修造成该汽提系统运行率偏低,不凝气现场放 空,冷凝液汽提效果不好,对下游硫回收装置稳定 运行造成较大影响,同时造成气化装置外排废水 氨氮超标,严重影响安全生产和现场操作环境,对 安全环保生产极为不利。 原因分析 塔顶不凝气组分(体积分数): , , , , ,温 度 ,压力 。 冷凝液成分分析见表。 表 冷凝液成分分析 项 目 汽提塔塔底 冷凝液 塔顶回流罐
4、冷凝液 m 和 ( ) m 未检出 ( ) 亖 唵 温度 乙侣 氨含量(体积分数) 小氮肥 第 卷 第 期 年 月 由于冷凝液中含有的 ,以及 等成分都是腐蚀介质,特别是在冷凝回流液 中,这些腐蚀介质得到了进一步浓缩,从而加剧了 腐蚀。 经过分析,变换冷凝液汽提系统主要存在 以下腐蚀: ()垢下腐蚀。 和 在气相生成大量 的 结晶,进而导致垢下腐蚀。 与 在设备内发生腐蚀反应生成 和, 作为 沉淀附着在管壁上, 在操作波动或开、停车阶 段脱落并在特定的管件位置聚集,而 作为强 酸,会严重腐蚀设备。 ()气液冲刷腐蚀。 气液冲刷腐蚀主要集中 在弯头、塔盘以及气液两相管线处,主要是汽提塔 塔顶气体
5、在塔顶冷却器冷凝分离时发生了剧烈的 和 气液分离的物理过程,造成冲刷 腐蚀。 () 对不锈钢电化学腐蚀。 在含有 的水溶液中,不锈钢表面的氧化膜被溶解,在基底 金属上生成孔径为 小蚀坑,这些小蚀 坑便是孔蚀核。 在外加阳极极化条件下,只要介 质中含有一定量的 ,便可能使蚀核发展成蚀 孔,孔内主要发生阳极溶解。 从现场腐蚀颜色看, 主要是不锈钢中的 腐蚀。 () 和 的电化学腐蚀。 在低 温区( ), 和 结晶附着在塔顶 冷凝器管板处,在垢下产生电化学腐蚀。 通过对 换热器的换热管进行腐蚀分析,塔顶冷凝器不锈 钢管外表面沿长轴方向有明显的金属缺失,表现 为大量的深浅不一、相互重叠的凹陷和金属缺失
6、 区域,在金属缺失最严重的位置发生穿孔。 外表 面金属缺失最可能是由塔顶冷凝器壳程的气体溶 解在冷凝液中形成的酸性水腐蚀导致的,尤其是 形成的 ,其腐蚀与浓度有较大影响,浓度 越大,腐蚀越严重。 塔顶冷疑器不锈钢管材质为 奥氏体不锈钢,通常不锈钢中的 会在金属 表面形成一层稳定的氧化物膜,为抗酸性水腐蚀 提供很好的保护。 通过对被腐蚀管线进行金相分 析发现,钢管的外表面暴露于含有高含量 的冷凝液,氰化物在高含量 的协同作用下 与不锈钢表面具有保护作用的氧化物膜络合,导 致保护性膜失效。 随着 含量的升高、流速 的加快以及 含量的升高,腐蚀的破坏程度逐 渐加大。 钢管的破坏形貌可能与具有强腐蚀性
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