醇制烯烃装置外取热器斜管故障分析及处理措施

李春旗　金磊　王磊　张茜

摘 要：某公司甲醇制烯烃装置外取热器斜管运行期间出现局部红斑现象。本文结合设备运行原理、结构等方面进行分析，采取了一系列改造措施，消除了设备表面红斑的问题，保证装置长周期运行。

关键词：斜管;衬里;锚固钉

1装置概况

某公司DMTO装置设计180万吨甲醇处理量，生产60万吨烯烃产品（乙烯+丙烯）。装置于2014年7月份开车成功。其所使用的外取热器为返混式结构，与再生器采用高低并列型式安装，两器之间使用直径DN1700斜管进行连接，斜管作为外取热器催化剂人口管道使用。

2外取热器斜管故障表现

2.1外部表现

2016年3月28日发现斜管靠近外取热器端顶部出现局部红斑区域，宽约0.45m，长约0.8m，使用测温枪对斜管表面进行壁温检测，发现红斑最高溫度处为405 0C。斜管内部高温催化剂温度为545℃，按照壁温估算式[1]计算出壁温应为188 0C左右。同时使用测厚仪对斜管金属壁厚进行检测，发现最薄处为18.7mm，壁厚设计值为δ=26mm，材质为Q245R。预判此处衬里脱落，甚至斜管本体出现磨损。生产中心提出斜管外壁做盒子，并在内部浇筑衬里料以及直接在斜管外壁贴钢板这2项处理措施。在征得设计院确认后，采取不停工，在线包衬里盒子（衬里厚150mm），同时在盒子上没置排气阀的措施处理此处热点。在后续生产中，红斑区域未发现出现扩大现象。

2.2内部检查

2017年4月装置计划性停工检修，进入斜管内部检查，发现斜管衬里减薄甚至有脱落现象，本体内表面出现沟壑形磨损片区，与红斑发现初期判断的现象一致。重新进行斜管本体壤厚检测，结果显示壁厚减薄区域未见明显扩大，但是，最薄处壁厚减薄为12.Omm。

3故障原因分析

3.1斜管及衬里结构

通过进入斜管内部检查，发现斜管本体深入外取热器内部较长，约为3cm。过长的斜管将会导致此相贯线位置的衬里厚度减薄。正常工况下，外取热器通过两组调节阀调节内部流化氮气量，而流化氮气将会携带部分催化剂由斜管上部返同至再生器，通过检查发现斜管内部衬里磨损量由热点区域（顶部衬里脱落）向再生器方向呈递减趋势，近再生器端衬里完好。

外取热器内部衬里为Ω型锚同钉单层隔热耐磨衬里，外取热器人口斜管采用侧拉环锚同钉双层高耐磨衬艰，斜管近再生器端采用Ω型锚固钉单层隔热耐磨衬里，斜管上两种衬里间设置阻气圈。由于衬里膨胀系数的不同，经烘衬后，外取热器与斜管相贯线位置的衬里和阻气圈两侧易出现缝隙。含有催化剂的氮气进入缝隙，经湍流形态长期磨损，导致局部衬里减薄，引起表面超温。

3.2衬里施工质量

侧拉环锚固钉的安装分为两个步骤，一是柱型螺栓的安装，二是环帽的安装，环帽的安装要在第一层衬里浇筑完成后进行，侧拉环锚固钉的衬里施工只能采用手工捣制法施工，且需2次布料，施工复杂，耗时长[2]。在侧拉环锚固钉衬里的施工过程中，对于作业人员技术要求较高。手工涂抹过程中，易存在因监管不到位及其他因素导致的衬里结合不够紧实、涂抹不均匀等问题，这是可能造成衬艰损坏的其中原因之一。

3.3松动风因素

斜管下部近外取热器端设计有2组自下往上吹的DN20松动风管线。斜管红斑区域出现在这两组松动风正对处。对比其他DMTO装置外取热器斜管红斑区域，发现红斑位置基本相似，且出现红斑前松动风阀门均处于开启状态。这可能是造成斜管超温现象的原因之一。

4处理措施

4.1斜管改造、内衬材料更换

将斜管本体深入外取热器端多出的3 cm进行切割打磨，减少至Icm，间接的增大了此处衬里厚度。将斜管上两种不同的锚固钉全部更换为Q型锚固钉，另外，衬里材料全部升级为与再生器衬里相同的单层隔热高耐磨衬里，减少因膨胀系数不同造成的裂缝问题。

4.2更改施工方法，强化质量管理

斜管与外取热器相贯线、斜管与再生器相贯线、斜管本体三者进行整体支模，一次性浇筑，避免了手工捣制相关问题的出现。成立专项检查小组，严格控制施工质量，保证施工高效顺利完成。同时，严格按照衬艰升温曲线进行烘衬，防止游离水和结晶水脱除时异常情况的发生。

4.3取消松动风

通过与其他DMTO装置进行交流，发现斜管修复后普遍采取将此处松动风关闭，避免出现热点区域。虽然无确切证据表明松动风与热点区域存在必然联系，但关闭松动风后未出现斜管内部催化剂堵塞以及热点区域出现的现象。

5检查情况

2017年5月份装置进行检修后开车，满负荷运转后，使用测温枪进行表面温度监测，通过检修前后数据进行对比发现，斜管红斑区域表面温度由405℃降低为199℃左右，这与壁温估算式计算的数据相符。运行至今一年有余，斜管表面温度维持正常，未出现异常超温现象。

6结束语

本文结合某DMTO装置外取热器斜管红斑现象进行分析，通过一系列措施进行改进，消除红斑产生的原因。从后续使用情况来看，此次斜管的改进结果是十分成功的。由于冷壁设备红斑现象时有发生，因此，本文可为类似情况提供参考。

参考文献：

[1] GB50474-2008，隔热耐磨衬里技术规范[S].北京：中国计划出版社，2009.

[2]周子炫，催化裂化装置再生器衬里损坏情况分析及修复[J].工业技术，2017（6）：126.