氨汽提工艺钛汽提塔更换材质的选择

池树增

(中国寰球工程公司　北京　100013)



氨汽提工艺钛汽提塔更换材质的选择

池树增

(中国寰球工程公司北京100013)

摘要更换氨汽提装置原钛汽提塔时，可供选用的材质有钛材、25- 22- 2衬锆双金属管和Omegabond钛与锆复合管，分析了3种材质汽提塔的特点。从价格、耐腐蚀和冲蚀性能、运行稳妥可靠和利于设备国产化等因素综合考虑,国内的氨汽提装置更换钛汽提塔时，应选择25- 22- 2衬锆双金属管汽提塔为宜。

关键词氨汽提汽提塔材质

Selection of Replacing Material for Titanium Stripper of Ammonia Stripping Process

Chi Shuzeng

(China Huanqiu Contracting & Engineering CorporationBeijing100013)

AbstractWhen replacing original titanium stripper of ammonia stripper unit, the materials available for selection are titanium material, 25- 22- 2 Zr-liner bimetal tube and Omegabond Ti-Zr clad pipe, the characteristics of strippers made of the three different materials are analyzed. Taking into account prices, anti-corrosion and erosion performance, proper and reliable operation and advantages for equipment domesticization, when replacing titanium stripper of ammonia stripper unit at home, it is suitable to choose stripper with 25- 22- 2 Zr-liner bimetal tube.

Keywordsammonia strippingstrippermaterial

我国自20世纪80年代中期中原化肥厂引进、建成第1套520 kt/a氨汽提工艺的大型尿素装置以来，又陆续引进32套大、中型氨汽提工艺尿素装置，生产能力在400～4 000 t/d。前期引进装置的汽提塔均采用钛材，具有良好的耐腐蚀性能，但不耐冲刷腐蚀。因此，当时汽提塔钛管壁厚为3.5 mm，而且结构设计为上下对称型，在运转到列管上部的管壁减薄至限定厚度时，可颠倒后再使用1个周期，以保证钛汽提塔的使用寿命达20年。由于钛材列管不耐工艺介质的冲刷腐蚀，加上旋流管液体分布器与列管端头的聚四氟乙烯垫密封性能不佳，造成上管板列管端头冲刷腐蚀加剧，每年都需对钛汽提塔进行维修。如中原化肥厂有时1年需更换、修理200多个被严重冲刷腐蚀的列管端头，差不多占列管总数的8%。中原化肥厂的氨汽提尿素装置于1990年投入运行，汽提塔运行至2004年才掉头运行。其他企业的钛汽提塔基本上是运行10年左右即要掉头运行，如：锦西天然气化工厂氨汽提尿素装置于1992年8月开车，2012年更换了新塔；内蒙古天野化肥厂氨汽提尿素装置运行不到20年，氨汽提塔己2次掉头运行，也准备更换新汽提塔。在更换原钛汽提塔时，新塔采用何种材料有3种选择，即仍采用钛材、25- 22- 2衬锆双金属管和赛班公司最新推荐的Omegabond钛与锆复合管。

1钛材汽提塔

锦西天然气化工厂更换的新汽提塔仍采用钛材。钛材耐腐蚀性能良好，汽提塔底部无需加入防腐空气，不必配置空气压缩机，操作温度可达207 ℃；但因钛材列管存在不耐冲刷腐蚀的问题，投运后仍将面临每年大量的维修工作，故汽提塔仍应设计为上下对称结构，以便将来汽提塔掉头使用。钛汽提塔国产化有难度，我国“八五”期间曾立项攻关,但未有结果，因此，锦西天然气化工厂更新的钛汽提塔必须从国外订货。钛汽提塔的制造要求非常严格，不能与其他材料相混，制造车间必须净化以防止在设备加工制造过程中出现任何污染。由于钛与碳钢不能相互焊接，因此，碳钢管板与钛不能堆焊，只能采用爆炸复合的方法，导致2种金属的熔合度很难达到100%。中原化肥厂钛汽提塔由意大利厂商制造，但管板与钛板的爆炸复合是由法国厂商完成，充分说明钛汽提塔的制造难度较大，难以国产化。钛汽提塔的价格介于25- 22- 2衬锆双金属管和Omegabond复合管汽提塔之间。

225- 22- 2衬锆双金属管汽提塔

20世纪80年代末，斯那姆普罗盖提公司与瑞典山特维克公司研制的25- 22- 2衬锆双金属管在工业试验中取得满意的效果，较好地解决了氨汽提工艺汽提塔的腐蚀问题。因此，近10多年新增的氨汽提工艺装置的汽提塔均采用25- 22- 2衬锆双金属管，其不但耐腐蚀和冲蚀，而且加工制造难度比钛材汽提塔大大下降，也无需上下对称的结构设计。自宣化化肥厂400 t/d尿素装置采用国内大连金州重型机器有限公司制造的25- 22- 2衬锆双金属管汽提塔替换原钛汽提塔以来，已有12台双金属管汽提塔在与氨汽提工艺相似的操作条件下运行，最长运行时间已经超过10年，运行情况均良好，这说明国内加工制造的25- 22- 2衬锆双金属管汽提塔己有丰富的业绩和经验。国内制造的25- 22- 2衬锆双金属管汽提塔进度快，且价格较低，只有国外钛汽提塔的2/3左右，比国外Omegabond复合管汽提塔低50%以上。

为了防腐，采用25- 22- 2衬锆双金属管汽提塔后，需在塔底加入少量防腐空气，故需要增加2台小型空气压缩机。该空气压缩机打量较小，但排出压力较高(15.7 MPa)，即使从国外进口也不能保证连续良好运行，时有断气情况发生。对于此问题，国内水溶液全循环节能增产改造专利技术有类似流程和操作条件的汽提塔防腐方法，即从合成塔顶部引出一部分富含氧的气体送至汽提塔底部而起到防腐作用，合成塔出液则送至汽提塔顶部。国内已有9套尿素装置采用此法对25- 22- 2衬锆双金属管汽提塔进行防腐，最长运行时间己超过10年，证明该法简单可靠。氨汽提工艺尿素合成塔顶部有小的气相空间，且尿素合成塔与汽提塔之间有1 MPa左右的压差，完全可以采用此方法解决汽提塔的防腐问题，在取消2台空气压缩机又不额外增加防腐空气进入工艺系统的情况下，同样能达到汽提塔的防腐效果。

3Omegabond钛与锆复合管汽提塔

Omegabond钛与锆复合管是斯那姆普罗盖提公司与美国公司共同研制开发的新型材料，据称钛与锆经冶金复合后，2种金属己互相熔合,不存在间隙，因而在复合管与管板焊接时，可保证焊接质量和耐腐蚀性能。而25- 22- 2衬锆双金属管的2种金属之间存在间隙，虽然25- 22- 2外管套入锆管后经冷轧拉制贴得很紧密，但在双金属管与管板焊接时如不采取措施，受热影响的列管端头会出现间隙增大，导致运行时发生缝隙腐蚀，使外管腐蚀加剧。斯那姆普罗盖提公司在最初的设计中将双金属管两端的内衬锆管均去除一小段，以免在双金属管与管板焊接时受热影响而使内衬锆管与25- 22- 2外管之间的间隙加大，但此时下管端有一段25- 22- 2材质的外管没有内衬锆而易腐蚀。赛班公司的最新设计改进了结构设计，在双金属管与管板焊接时，无需将双金属管两端均去除部分内衬锆管，不会因受热影响而改变衬管之间的间隙，保证了汽提塔的耐腐蚀性能。

与钛汽提塔一样，钛与锆复合管汽提塔在运行时无需在底部通入防腐空气。但钛与锆复合管汽提塔的制造难度较大，国内没有制造业绩，不能国产化，需由赛班公司认可的合格国外制造商供货，其价格较高，1台520 kt/a氨汽提工艺尿素装置的钛与锆复合管汽提塔的价格基本与同规模传统CO2汽提工艺高压回路4台高压设备国内制造总价相当，比国内制造的同规模25- 22- 2衬锆双金属管汽提塔高1倍以上。

4结语

当前，我国尿素产能严重过剩，为降低尿素的

生产成本，在达到同样要求的情况下，应尽量降低更换钛汽提塔的投资。

经综合比较，从价格、耐腐蚀和冲蚀性能、运行稳妥可靠和利于设备国产化等因素考虑,国内的氨汽提装置更换钛汽提塔时，应选择25- 22- 2衬锆双金属管汽提塔为宜。

本文作者的联系方式：zhanfeng1989@126.com。

(收稿日期2014- 11- 09)

中图分类号:TQ441.41

文献标识码:A

文章编号：1006- 7779(2016)02- 0046- 02

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