循环气管道腐蚀的危害及措施

2013-10-25刘德强高俊峰

纯碱工业 2013年3期

刘德强，王庚，崔亮，王严，高俊峰

（大化集团大连碳化工有限公司，辽宁大连 116610）

大化集团年产30万吨甲醇装置是由五环公司设计、部分引进壳牌技术的以煤为原料的甲醇生产装置，装置于2009年投产。煤气化循环气管道使用的是碳钢材料，因腐蚀减薄及生成的杂质给生产带来一系列影响，现将情况做一介绍。

1 腐蚀的产生

曾发生过用来输送循环气的不锈钢管道被Cl－侵蚀导致金属晶间裂纹的事故，所以不锈钢管道不宜用在循环气管道上。而以碳钢为主的循环气管道，往往会导致以下3种情况的腐蚀：①硫化氢的酸性腐蚀；②在含硫的环境中形成硫化亚铁其表面出现点状腐蚀的凝结物；③在循环气压缩机入口三通（即TV20后）处及三通后，容易出现氯化铵结晶引起侵蚀性湿腐蚀。

2 腐蚀产生杂质对设备的影响

2.1 对循环气压缩机的影响

2010年7月份，连续运行2个月的循环气压缩机因轴振动触发联锁而停机。当时轴承最高温度为63℃，压缩机进气、排气压力无波动，系统运行平稳，对仪表监测点进行查验，没有断开、松动等异常情况。随后在对压缩机解体检查中发现叶轮流道内结了5mm厚的垢层，并有局部脱落，留下了明显的“断桥”迹象。叶轮在高速旋转过程中，悬浮在循环气中的锈蚀物等固体颗粒粘结在叶轮上，因离心力大小不同，越靠近叶轮中心，结垢越厚；不断增厚的结垢又在离心力的作用下，被甩出去，造成转动平衡失效，轴系失衡。清理干净流道内结垢，对轴系平衡重新校核，回装再试车，运行平稳。

2.2 对气化炉的影响

2010年12月，运行中的气化炉A3环隙超温，被迫停车检查。检查的结果是激冷气联箱被烧穿了，高温合成气窜到气化炉环隙造成超温。激冷气联箱有激冷气的冷却，怎么会烧坏呢？在进一步的检查中，发现被烧穿位置的激冷气φ10的喷吹小孔被杂质堵住，杂质是管道锈蚀物。

如图1所示，激冷气由循环气压缩机加压通过A、B、C、D共4个进气口送到气化炉A3环隙的激冷气联箱内。联箱环一周均布372个φ10的喷吹小孔，激冷气通过小孔加速进入环炉膛均布的124个百叶窗口，在窗口外与炉膛内的高温合成气混合，使高温合成气冷却。1～9示意的是φ10的喷吹小孔，其中4、5、6阴影示意的是喷吹小孔被杂质堵塞，1、2、3及7、8、9示意的是喷吹小孔正常通气。a、b、c示意的是3个百叶窗口，简图示意的Ⅰ区所在的环形空间与124个窗口是连通的，激冷气通过小孔加速后经过环形空间进入百叶窗里，是直线行进；所以基本是每3个小孔对应一个窗口，1、2、3的气流往a窗口里喷吹，7、8、9的气流往c窗口里喷吹，堵塞的4、5、6就没法给b窗口提供激冷气了。a、c窗口气流连续地往炉膛里喷吹，会带动Ⅰ区周围的气体，但4、5、6已经堵塞，没有气源，Ⅰ区很快形成负压区；而此时炉膛的压力又高于Ⅰ区，高温合成气由b窗口进入Ⅰ区，在a、b、c窗口间形成热冷循环。流动的高温合成气就像一把锋利的尖刀，首先将没有冷气保护的b窗口蚕食，迅速蔓延，最后将联箱烧穿。激冷联箱烧穿的修复需要将激冷段的水冷壁切断一节，整体抬升，挪出检修空间后才能进行，即使有经验的检修队伍至少也要20天，开停车的损失可想而知。

图1 激冷器联箱示意图

2.3 其他影响

因管道内杂质堵塞仪表测量点，仪表测量误差，甚至假指示，误导操作给设备带来严重损坏的案列还是屡见不鲜的。

3 解决方案

鉴于杂质对气化炉运行带来的影响，保证激冷气管道的洁净度，2011年8月份对激冷气管道进行了清洗、吹扫，并测厚。数据如图2所示。K1301循环气压缩机入口设计的管道尺寸是φ355×12，出口是φ325×12。如图2所示数据，管道已经全部减薄，最严重的是TV20阀后三通的出口，此部分已经减薄到6.3mm，国内已有厂家因此处减薄而爆管，如果将管道全部换掉，时间上也不允许，此次只能先把TV20后的三通更换了，其余部分将材料准备好以备应急。

图2 循环气压缩机入口、出口管道测厚数据

为将循环气管线的腐蚀速率降低到可以接受的等级，关键是保证管线内循环气的温度处于露点温度之上；同时在停车检查过程中减少曝露于空气中的时间，主要是为防止形成易于造成硫化亚铁保护层出现点状腐蚀的凝结产物，从而保护硫化亚铁覆盖层，以及避免已呈饱和状态的水蒸汽在管线内凝结和避免达到氯化铵盐的结晶点。

由腐蚀产生的情况来看，最简单易行的办法就是将循环气管线保温，保证温度在235℃以上，同时加强对温度的监测，如果想要一个长周期经济稳定的运行就得将管道材料升级为镍基耐蚀合金。表1是几种耐蚀合金在不同条件下的耐蚀性对照。

表1 镍基耐蚀合金的耐蚀性

由表1可以看出，最适用的是Inconel625和Incoloy825这两种耐蚀合金，因Inconel625价格更高，故通常选用Incoloy825。因耐蚀合金的价格要高于碳钢的数倍，建议采用碳钢材料复合焊接Incoloy825的衬里，Incoloy825解决腐蚀，廉价的碳钢来保证强度，这是性价比最高的使用方法。