气体换热器
换热器计算软件
换热器的设计
换热器操作
新闻动态
苯乙烯装置TT一201换热器腐蚀分析及防护对策点击：1702 日期：[ 2014-04-26 22:21:31 ] |
| 苯乙烯装置TT一201换热器腐蚀分析及防护对策 朱明伟 (大庆石油化工总厂化工厂，黑龙江大庆163714) 摘要：大庆石油化工总厂化工厂苯乙烯车间TT-2O1进料蒸发预热器，由于氢腐蚀、垢下腐蚀和湍流腐蚀，致使换热管泄漏。文章对腐蚀机理进行了分析，并提出了相应的解决措施。 关键词：换热器；氢腐蚀；垢下腐蚀；湍流腐蚀；防护对策 中图分类号：TE965 文献标识码：B 文章编号：1006-8805(2006)06—0028—02 1 换热器腐蚀情况概述 TT一201进料蒸发预热器是立式固定管板式换热器，是MR一201A／B脱氢反应器进料的蒸发预热器。由美国STRUTHERS 公司制造，1996年6月投用。它是反应器出料换热器中的第三台。TT一202、TT一203和TT一201组焊在一起(如图1所示)。在TT一201中，通过气化和过热乙苯、蒸汽的反应器进料，从反应器出料中回收更多的热量。2001年在对TT一201进料蒸发预热器进行打压试漏时发现6根管泄漏；2002年大检修时发现有7根管泄漏；在2003年5月抢修TT一201时发现又有36根管泄漏；2003年10月28日发现又有29根管泄漏，目前共有78根管泄漏后堵死，占总管束的9．5 。而且是一次比一次严重，泄漏速度有加快迹象。 2 TT-201基本状况和操作条件 TT一201基本状况和操作条件见表1。 3 换热管腐蚀原因分析 经几次检修，打开人孑L对换热器检查、分析，其腐蚀原因大致如下。 3．1 氢腐蚀 经脱氢反应器MR-2olA／B出来的苯乙烯(SM)、氢气(H )、乙苯(EB)、蒸汽等介质，进入TT一202、TT一203、TT一201换热器的管程，在这里将壳程的反应器进料加热。在此过程中，氢气流经TT一201时温度由289℃降至146℃ ，操作压力 是2．6kPa。首先分析一下换热器的材质。换热器材质对照见表2。 由表2可见，TT一201换热管材质是低碳钢，从流程先后可知，TT一2O2一TT一2O3一TT一201其管束材质等级是逐渐降低的，选用原则与温降有关。正是由于温度的降低，使蒸汽分压下降，氢气分压上升。而TT一202、TT一203的管束未发生腐蚀，TT-201却未能幸免。 腐蚀机理大致如下：游离成氢原子的氢渗入金属中，在晶体间隙中形成氢分子后，与钢中的碳反应生成甲烷，造成金属脱碳和出现裂纹，从而使金属的机械性能降低。反应式如下： 2H2+ Fe3C一3Fe+ CH4 2H2+ C— CH4 4H+ C— CH4 在此过程中，金属中的氢浓度一直保持很低，而CH 分子处于晶格间隙中，由于体积大而出不来，因此，氢则不断地渗入，直到把钢中的碳和碳化物消耗殆尽。间隙中的甲烷通过聚集，压力逐渐升高，当它大于金属所能承受的压力时，就形成裂纹。 氢腐蚀反应分两步进行： Fe3 C一3Fe+Ec] Ec]+2H 一CH 同时，氢腐蚀分三个阶段：孕育期、快速腐蚀期、腐蚀终止期。TT一201泄漏速度加快也许是因为孕育期向快速腐蚀期过度的一种标志。TT-202、TT一203由于采用了不锈钢管和中温抗氢钢管，在材质上使钢内的碳化物比较稳定，避免了氢腐蚀。因此，种种迹象表明，TT一201的腐蚀主要原因是氢腐蚀。 3．2 垢下腐蚀 该换热器管程介质主要是苯乙烯、蒸汽、乙苯和氢气。同时因为整个脱氢系统压力处于负压状态下，换热器之间的人孔不可避免的存在少许泄漏的可能，造成空气的进入，介质中存在少量的氧气。由于苯乙烯可能发生的聚合，因此不能排除在管内壁存在聚合物的可能性，这样就容易形成不连续的结垢层。以不均匀的结垢层为中心，在一些部位形成垢层与基体问的缝隙。这样就给垢下腐蚀形成了先决条件，即：缝隙里与缝隙外形成氧的浓度差异。 缝内发生铁的溶解反应： Fe— Fe ++ 2e 缝外发生氧的还原反应： O2+ H20+ 4e--~4OH一 随着缝外阴极区氧的还原反应不断地进行和缝内OH一离子与Fe 的不断结合，铁的溶解率加剧，形成了不问断的腐蚀。腐蚀结果是显而易见的。 3．3 湍流腐蚀 2003年1O月28日，因TT_2O1泄漏，苯乙烯装置脱氢反应系统停工检修，打开人孑L进入到TT一201内部检查时，发现泄漏管束在换热器的进出口侧的比较多。在进出口侧物料和蒸汽改变了流动方向，发生湍流。湍流的存在加速了这一区域的腐蚀，以及腐蚀产物的迁移，而且在流体和金属之间附加了一个切应力，这种切应力能使金属表面上的腐蚀产物剥离掉。这种冲刷作用也造成靠近出入口管口处的冲蚀。因此湍流腐蚀对TT～201腐蚀也可能造成一定的影响。 4 采取的改进措施 (1)TT一201管束材质的重新选择。鉴于以上分析，TT一201管束腐蚀主要是由于材质耐氢腐蚀性能差，如选用抗氢钢，除具有抗氢腐蚀性能外，还具有良好的高温力学性能。此类钢一般是Cr～Mo钢。而据研究表明，面心立方结构的奥氏体不锈钢对氢的溶解度比铁素体高4倍以上，因此奥氏体不锈钢是性能优良的抗氢钢。因此应对其管束进行更换，选择良好的抗氢钢或不锈钢。 (2)出入管口加折流板，限制湍流的发生。 5 结论 通过对苯乙烯装置脱氢反应器出料换热器腐蚀问题的分析、探讨，认为主要是由于管束选材不合理造成氢腐蚀，同时也存在垢下腐蚀和湍流腐蚀。提高管束材质等级，并在换热器出入管口处设置折流板，以限制湍流的发生。这样，便能解决目前换热器的腐蚀情况。 |
| 上一篇：大型氟塑料一石墨板式换热器研制与应用 | 下一篇：R407C空调器系统及换热器的研究进展 |