PTA氧化干燥机M302出料箱漏水原因分析及检修

2014-07-10武春阳侯洪波

河南化工 2014年12期

关键词：导料干燥机漏水

谭帅，武春阳，侯洪波

(中国石油化工股份有限公司洛阳分公司，河南洛阳 471012)

PTA氧化干燥机M302出料箱漏水原因分析及检修

谭帅，武春阳，侯洪波

(中国石油化工股份有限公司洛阳分公司，河南洛阳 471012)

对洛阳石化精对苯二甲酸(简称PTA)装置氧化单元干燥机M302出料箱漏水原因进行全面分析探讨，并采取相应措施检修，试运转效果良好。

PTA;干燥机;出料箱;漏水

中石化洛阳分公司精对苯二甲酸(PTA)装置原设计产能为22.5万t/a，2003年6月底，装置进行了扩能改造，产能增加至32.5万t/a。氧化干燥机是生产PTA半成品的重要设备，经过氧化反应的浆料，再通过过滤进入干燥机进行干燥，形成粉末状的粗对苯二甲酸(CTA)，由旋转阀及风送系统输送至半成品料仓。

1 结构原理

PTA装置中的干燥机为密闭型间接加热式蒸汽管回转干燥机，干燥机筒体在托轮和滚圈的支撑下与水平面略呈2∶100的倾斜度，并以一定转速向某固定方向旋转。与常规回转干燥机的区别在于，进出料两端装有特殊的密封结构，且筒内设置了蒸汽加热管，加热管贯穿整个干燥机身，以同心圆方式排成若干圈，物料经螺旋输送机送至回转圆筒，在圆筒中被蒸汽加热管间接加热，并在筒体的转动下向前运动，最后被出料抄板抄起，通过出料箱输出。载气从出料系统进入，与物料形成逆流，目的是携带出干燥过程中产生的湿组分。蒸汽从旋转接头进入蒸汽分配器，经分配器分配给每根加热管进行换热，换热完毕后，凝液从旋转接头中心套管排出［1］。

2 主要问题

因长时期使用，导料管Ⅰ处(见图1)产生疲劳裂纹，导致小部分蒸汽从此处泄漏，进入出料箱。

图1 干燥机出口端结构示意

通过对现场实际情况的研究，可以看到Ⅰ处表面有大量的裂纹产生于外壁，并向内扩展。裂纹的形貌及扩展路径属于典型的应力腐蚀开裂。

3 原因分析

针对干燥机出料箱漏水情况进行了认真分析总结，认为主要有以下几方面原因:

3.1 结构因素

除了受到介质压力作用之外，过程设备往往还承受通过接管或其他附件传递来的局部载荷，特别是在材料或结构不连续处。由于这种结构上的不连续，在连接处附近的局部区域就会出现衰减很快的应力增大现象，从而影响设备的寿命。根据现场的实地观察，大量裂纹都是产生于结构过渡或突变的焊缝处，并由此而扩展、恶化。

3.2 材料因素

从钢种的组织来看，常规的Cr-Ni奥氏体不锈钢较易发生应力腐蚀开裂。316L不锈钢为Cr-Ni奥氏体不锈钢。该材料对应力腐蚀破坏比较敏感，通常是以穿晶解理脆性断裂形式出现［2］。316 L不锈钢含Mn量≤2.0%，且S≤0.03%，在表面会容易形成MnS夹杂。由于干燥机是处于含溴醋酸环境中，溴离子是活泼的阴离子，能强烈吸附在钢表面，侵蚀性很强，首先把钢表面MnS夹杂蚀去，这样沿晶界形成一个个蚀孔，蚀孔内溴离子进一步浓缩，点蚀向深处发展，从而对设备形成强烈的腐蚀［3］。

3.3 环境因素

PTA装置扩能后，干燥机内的含溴醋酸中的溴离子浓度由最初的500×10-6～600×10-6增加至650×10-6～750×10-6［3］。高浓度的溴离子是304 L、316 L等低碳奥氏体不锈钢产生应力腐蚀的主要原因，在很大程度上增大缝隙腐蚀的速率，对设备呈现更加强烈的腐蚀。

干燥机经常有不同程度的结壁现象，为了清除结壁，通常需要停车碱洗。由于碱洗使用的NaOH溶液中总含有微量氯离子，干燥机的碱洗周期更是从先前的3～4个月一次变为2～3个月一次，极易对不锈钢带来点腐蚀和应力腐蚀的隐患。

材料易发生应力腐蚀的温度是70～250℃，一般在50℃以下、300℃以上很少发生卤离子的应力腐蚀［2］。而M302出料环境温度控制在125～150℃，正好处在易发生应力腐蚀的温度范围内。

3.1 应力因素

由于设备及内部物料的质量加上筒体在不停地旋转，加热管承受着交变载荷，从而使得加热管管壁不断承受拉应力和压应力，为应力破坏提供了先天性的条件。而且，温度的变化也会引起弹性热应力。M302内通有1.0MPa、230～270℃的饱和蒸汽，会对加热管管壁产生一定的拉应力。

4 检修方案

①从图1所示a、b处切断机身内进气管弯头三件(等离子切割)，以及载气腔三件连接筋板(电焊条大电流熔融切割)。②抽取导料器至机身内部固定，用角磨机将法兰与筒节焊接处磨开(尽量不要选择热切割)，然后将支撑板和其他如图2中表明的地方割断，将导料管和中心管一起抽出。

图2 切割位置情况示意图

③将连接筋板以及凝液管切割处焊渣打磨光滑。④充分检查(着色探伤)载气腔外管壁裂纹，裂纹处进行清根补焊，焊后将表面打磨光滑，并校正此管同心度(使用反变形焊接的方法进行校正)。⑤如图3所示，增加4～6条固定拉筋以保证同心度。

图3 固定拉筋位置示意图

⑥安装新的导料管(图1中1)，再安装凝液管(图1中12)，最后安装新制作的中心管及螺旋叶片，在导料管两段对接时，如图4所示，a.焊接接管Ⅱ;b.中心管Ⅰ和中心管Ⅱ组对焊接;c.焊接盲板Ⅰ;d.导料管Ⅰ和导料管Ⅱ组对焊接并焊接盲板Ⅱ;⑦对所有对接接头做100RT，Ⅱ级合格;所有角焊缝100%PT，Ⅰ级合格不得有裂纹和分层存在。⑧焊接机身内部进气弯管。⑨恢复机身内部导料器。⑩拆除图2中所示的拉筋。⑪检查中心管(图1中9)以及导料头部同心度，并做好记录。⑫按照反向变形的原理焊接校正同心度。⑬恢复其他管线机部件安装，试车。