变换汽提塔内件腐蚀原因分析

张建民

［新能凤凰（滕州）能源有限公司，山东滕州 277527］

新能凤凰（滕州）能源有限公司是新奥集团控股子公司，总投资近40亿元，规模为两套360kt／a甲醇的大型煤化工项目。该项目以煤为原料，采用华东理工大学“对置式多喷嘴水煤浆加压气化”专利技术。现装置满负荷运行，生产较为稳定。

1 变换汽提塔简介

变换气通过水洗塔（T2001／T2002）产生的低温冷凝液，经汽提塔（T2003）塔顶冷凝器（E2017）与上升的解吸气换热后，进入T2003上部；来自渣水工段的闪蒸气进入T2003中部；0.3MPa的低压蒸汽通入T2003下部，汽提出闪蒸气和冷凝液中的NH3及H2S，解吸气送往硫回收工段。T2003底部液体经低压冷凝液泵（P2006A／B）升压至1.58MPa后分成两股，一股去T2003顶部作为喷淋水，一股送至气化渣水除氧器。

（1）冷凝液汽提塔（T2003）

规格 φ1 800mm，H≈21 220mm（含换热器），V＝43.1m3

填料高度 1 500mm；筛板20块，板间距400mm

操作／设计温度 120～138／165℃

操作／设计压力 0.15～0.24／0.6MPa

设备保温厚度 δ＝80mm

材料 设备本体0Cr18Ni9，塔板304L

（2）塔顶冷凝器（E2017）

规格 φ1 000×3 977mm

换热面积 F＝148m2

换热管 φ25×2mm，L＝2 500mm，n＝785根

操作温度 40／89℃（壳程），115／75℃（管程）

设计温度 120℃（壳程），150℃（管程）

操作压力 0.5／0.48MPa（壳程），0.15／0.24（管程）

设计压力 0.6MPa（壳程），0.6MPa（管程）

设备材质 壳程00Cr19Ni10，管程00Cr19Ni10

设备保温厚度 δ＝80mm

利用停车机会，我们对变换汽提塔进行全面检查，发现在使用不到1a的时间里，T2003上部有6层塔盘（共计有104个泡罩）腐蚀较为严重，且上部的塔盘比下部的腐蚀严重，剩余14层塔盘完好无损；塔盘支承圈与塔内壁的焊缝不同程度地开裂；T2003与E2017中间部位约1 500mm高的鲍尔环填料已逐步腐蚀粉化；E2017管板与换热管的环向焊缝已腐蚀，管头大部已经损坏，同时管口内壁出现分层现象。

2 腐蚀原因分析

（1）一般地，金属的腐蚀据其特性可分为全面腐蚀和局部腐蚀两大类。全面腐蚀分布在整个金属表面上，它可以是均匀或非均匀式的，强酸、强碱中发生的腐蚀主要属于均匀腐蚀。局部腐蚀是指腐蚀的主要表面集中在一个区域，而表面其他部位几乎没有腐蚀。据以上腐蚀现象分析，T2003与E2017中均没有强腐蚀性物质，属典型的局部腐蚀。

（2）由于E2017的喷淋水为粗煤气的冷凝液，其中含有腐蚀性介质NH3及H2S。另外，不锈钢（特别是奥氏体组织）对氯化物含量的要求较严，其对氯化物应力腐蚀开裂的敏感性取决于氯离子浓度、温度等因素，特别是对含9%Ni的不锈钢，温差和氯化物会直接加速裂纹的扩展和开裂速度。这是E2017换热管腐蚀的主要原因。

（3）在检修过程中，发现换热管内有较多的腐蚀物，换热管内表面腐蚀严重，属应力腐蚀开裂失效。对内表面腐蚀物进行检测，初步断定为硫化物。E2017管程的操作温度由115℃到75℃，操作温差大，使得冷凝后的物料中酸性物质含量相应增加；局部制造应力过大的区域，也会加剧裂纹的产生，微裂纹缓慢扩展，首先在管壁较薄处产生并发生开裂，最终导致换热管受酸性物质的应力腐蚀而破裂失效。

3 应对措施

（1）物料中有NH3、H2S和氯化物等，而操作温度无法变动，这就必须从材料入手进行改进。经比较分析，采用双相钢可较好地避免管程的腐蚀，有效防止酸性物质的应力腐蚀开裂和孔蚀，同时，其强度高，具有优异的耐腐性，且可焊性好，适用温度范围较宽，还具有低热膨胀性，使用时不易产生裂纹，耐腐蚀断裂性能好。

（2）对设备制作过程进行严格地监控。应特别注意的是，材料加工过程中局部应力过大是造成E2017管程腐蚀的主要原因。同时，对焊接过程严格控制，强化热处理措施。

（3）加强塔内件材料的检验工作，对其紧固件材料更应加强检验。同时，塔盘应作固溶处理，消除塔盘在加工过程中产生的加工硬化应力，加工完成后应进钝化处理，从而延长其使用寿命。

（4）合理优化工艺。在保证工艺指标的情况下，尽可能减少管程进出口温差，从而降低换热管受酸性物质的应力腐蚀而破裂失效的几率。