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氨汽提塔运行检修及调头情况总结-中华塔器网
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氨汽提塔运行检修及调头情况总结
来源：中华塔器网  |  日期： 2007-8-14
高明亮 范雪艳 沈长文
(1．河南省中原大化集团有限责任公司，河南濮阳，457004； 2．郑州水工混凝土机械有限公司，河南郑州，450058)
     中原大化集团有限责任公司尿素装置采用SNAM氨汽提工艺，从1990年5月投产到2003年7月，汽提塔已累计运行94340h。近几年来，随着设备服役期的增长和设备的老化，汽提塔换热管的腐蚀逐年加剧。特别是到了2002年大修，有43根换热管的壁厚在1．65mm(含1．65mn)以下，累计堵管45根。该汽提塔为立式降膜换热器，上下结构对称，可调头使用。该文对汽提塔运行情况及汽提塔调头的情况作总结。
1 汽提塔运行情况
    从1990年5月投产至2002年9月大修，系统共停车268次，停车后，高压圈封塔最长时间53h。装置运行过程中，因原料天然气波动很大，最高负荷达到110％，最低负荷只有30％ 。最长连续运行周期89d，成品中Ni含量在0．04×100．32×10（-6）。由于系统停车次数多，负荷波动大，汽提塔顶部有时会出现超温现象，正常生产时控制在189℃，最高温度195℃，底部温度最高达212℃，最低为201 ℃，顶部温差l7℃左右。
2 汽提塔检修情况
汽提塔共进行过8次检查，从历次检查情况看，汽提塔腐蚀逐年加剧，速度逐年加快，采取很多措施，腐蚀问题均未彻底解决。
1991年、1993年和1994年大修时，汽提塔整体状况较好，未发现明显腐蚀现象。
1996年检测时，设备整体状况良好，上管箱和下管箱没有明显腐蚀的迹象，但约10％ 的换热管、管口外壁有不同程度的挤压损伤引起的腐蚀缺陷，如腐蚀减薄，密封面凹凸不平，管口端面呈波浪型缺口等。几乎全部管口外壁均附有一层红棕色蚀垢，表现出与分布管之间的密封不良。对2574根换热管全部进行缺陷检查和壁厚检查，未发现可计性缺陷信号。
1998年大修检测时，发现一些较为严重的腐蚀缺陷，已对设备安全运行构成威胁，上管箱衬里表面较好，而填料有均匀腐蚀现象，少量鲍尔环均有减薄现象。在靠近填料床钛衬里表面上，可看到明显的机械撞击伤痕，另外有约11％ 的换热管端部密封面产生了明显的腐蚀缺陷，如蚀沟、蚀坑、蚀孔及端部缺口，换热管壁厚未出现明显减薄，汽提管第一次更换管头。
1999年大修时，进液管口两侧的气液区有大量的密集蚀坑分布，换热管端部的腐蚀状况较1998年大修时有较大发展，新增端部缺陷管累计173根，填料床支座端部有明显的腐蚀减薄，表面不平，个别联接螺母已几乎腐蚀脱落，螺纹的联接能力受到损坏。l0月，因3 37号管角焊缝泄漏，装置停车，对其实施堵管。
2001年检测时，换热管腐蚀减薄较上周期有所减缓，但换热管管端损伤仍然严重。
2002年检测时，发现有腐蚀的换热管376根，表现为外壁蚀沟，腐蚀穿孔，管口形成V型缺口及波浪型缺口。分布器支座腐蚀严重，压栅腐蚀开焊、变形，衬里有坑蚀现象，换热管壁厚减薄较多。为了汽提塔能安全运行，进行处理t对壁厚≤1．65lnnl的43根换热管进行堵管(占总数的
1．67％，不影响换热效果)；更换汽提管上管口178根。
对1996年以来换热管的腐蚀情况统计，换热管总体壁厚变化见表1，壁厚在1．9nlln以下(以2002年壁厚为准)的换热管减薄速率变化情况见表2。
 
3 调头处理情况
    汽提塔调头的依据是换热管的壁厚，SNAM公司给的数据是1．8tnnl，而应用中的汽提塔最小壁厚远远小于此数值，鉴于以上情况，决定2(I)4年大修对汽提塔进行调头处理。
3．1 高压管箱内件及人孔的检修
    封头螺栓拆卸油压80～115MPa，封头螺栓回装油压100MPa，由于试压时泄漏，再次带压紧至110MPa合格。
下封头密封面处有数个小坑，最深处达0．4mm，沿20~锥面车掉0．40mm，用砂纸打磨至要求粗糙度合格。上封头密封面检查发现有周向痕迹，无径向痕迹，没有处理。其他各接管密封面根据其具体情况分别进行研磨处理。
    拆卸后发现高压上管箱钛材衬里平均腐蚀速率为0．04mm／a，最大腐蚀速率为0．10mm／a，均在正常腐蚀范围内，纯气相和纯液相区表面膜呈灰黑色，色泽均匀致密，表现为典型的工业纯钛在尿素介质中全面均匀腐蚀后形成的锐钛矿型Ti02特征。气液交界面明显，过渡区域范围较大，表面膜呈灰黑色+黄绿色+黑色，色泽不均匀，黄绿色表面膜不完整，表现为典型的工业钛在尿素介质中全面均匀腐蚀后形成的金红石型Ti02特征。黑色表面膜相当疏松，成颗粒状脱落，脱落处显现出黄绿色表面膜，表现为典型的a． o3沉积特征。
管端腐蚀缺陷主要表现为腐蚀减薄、轴向腐蚀沟槽、腐蚀穿孔、端面缺口等，部分管端已无完整密封面。由于汽提塔要调头，故未作处理。
下管箱全部衬里被致密的表面膜(垢层)覆盖，其成分为99％的氧化铁和1％的杂质，表面膜呈现灰黑色，致密，未发现异常腐蚀。换热管内壁表面膜呈灰黑色+棕黄色，垢层厚达1 mm以上。
液体分布器全部更换为新件，安装分布器2463根，更换所有四氟垫片及压栅板(新压栅板是在对原测绘图纸反复核对修改的基础上由大连松海石化制作)。为确保安装无误，4o个螺栓定位垫片在现场焊接，分布器及压栅板安装后效果良好。
3．2 堵管
   汽提管由重庆奥林特机电技术有限公司进行涡流检测，最薄壁厚为1．1tnln，壁厚≤1．60mm的汽提管有65根，决定堵管。同时 2号管出现外壁缺陷，判定为B级管，堵管处理。共堵管66根，堵管时采用氩气保护焊，氩气纯度为99．999％，氩气流量10～11 L／min，电流100A，着色探伤合格。
3．3 汽提塔调头
    汽提塔直径2190mm，高度15．982m，安装标高10m，重量107t。根据设备及现场的实际状况，决定使用Dematic300T汽车吊和KH7 2型履带吊共同完成设备的移头、调头和再就位工作。主吊车采用6×37+1类型的q~t4mm钢丝绳8根。配合吊车采用6×37+1类型 6舢钢丝绳4根。
1)吊装前的准备
    原汽提塔膨胀节处有保护罩，因为汽提塔在运输及安装过程中可能有机械损伤，且膨胀节只能承受拉伸力，而在安装或调头时，膨胀节及换热管可能承受扭剪和弯曲力，由于汽提塔自重为107t，会造成有一定不可恢复的变形。为保护汽提塔膨胀节及换热管，吊装前有关人员制作膨胀节保护罩，在调头前安装好。拆除与汽提塔相连接的管道及仪表附件。用临时盲法兰封闭设备管口。
2)设备的调头
吊装时，300T汽车吊中心站至离设备中心8．7m处，臂长25m，起吊设备，使支撑钢结构无负荷；拆除汽提塔西侧主承重梁和南北侧承重梁。承重梁为高强螺栓加焊接连接，拆除时避免破坏主承重梁与两个立柱连接面和南北侧承重梁与主承重梁的连接面；300T汽车吊将设备升起800mm高，待设备底部超过吊车底盘高，此时回转半径为4m，汽提塔与框架立柱尚有间隙，将设备移出；由150T履带吊配合将设备放置地面；利用履带吊的灵活性一次完成作业。此时由于框架立柱阻碍300T吊车配重，300T吊需卸装一次配重；设备调头后，仍由300T汽车吊作为主吊车，150T吊车溜尾，设备直立后，150T履带吊脱钩，将设备旋转180~，300T汽车吊转杆将设备就位，重新安装设备的承重梁，包括高强螺栓连接和结构焊接；设备垂直度调整。一般静设备垂直度要求19'o0，但氨汽塔作为降膜式换热分离设备，对设备的垂直度较高，否则会引起每根换热管内的汽提负荷不均匀，造成液膜分布不均，甚至引起干烧，严重影响该设备的运行，同时查原始安装垂直度要求为0．5‰ ；由于设备制造时的误差，造成在外壁用定位仪测量和在设备内通过列管吊线锤测量出来的垂直度有一定误差。从生产实际出发，应以在设备内部通过列管测量出来的结果为准，从4个方向选取4根换热管，并以此为基准调整汽提塔垂直度，最后达0．2‰ ，满足设备稳定运行的要求；连接管道和电气仪表以及平台槽盒恢复；对设备进行防腐、保温。
3．4 换热管清洗及管端加工
    氨汽提塔调头后，换热管内壁垢层厚1 mm，而管端外壁单边加工量只有0．1mm，如不对垢层进行清洗，管端外壁加工时无法确定列管中心，容易造成偏心。而化学清洗易对换热管造成腐蚀，机械清洗易损伤管端，经分析决定采用机械清洗，并由天津远东清洗公司用旋转枪头对换热管内壁及管板进行清洗，清洗用脱盐水，为确保设备安全清洗，要求：①对管内壁清洗时，进枪和出枪时应缓慢，避免损伤管口；② 进枪时应缓慢，否则对垢层剥离效果不好；③ 清洗高度为管口以下150mm。
清洗水压200MPa，为加快进度，2台清洗车同时清洗，清洗后在上管端发现：① 由于制造原因，上管端管板四周高，中心低，呈锅底状，周边管头比中心处管头高约1．5mm；② 周边管头高度为l6～l6．5nlln，比设计尺寸17mill低；③ 多处角焊缝与管端咬边，最深达1 mm；④ 上管端外径设计尺寸为忱7mm，实测管外径为φ27-0.02～φ27-0.04mm，为管端加工忱6．8枷-m增加了一定难度。
如果按工艺要求，以中心管端为基准向四周找水平，将会使四周大部分管端削去1．5mm，这样再加工l0．5mm的密封台阶时，将加工到角焊缝咬边缺陷处，严重影响上管板的使用效果，生产过程中容易产生泄漏，经研究，就氨汽提塔管头加工提出如下要求：①在尽量满足工艺使用要求的前提下，以四周大部管端高度16．2mm为基准找水平，均匀过渡。② 最低管头高度不能低于16mm，相邻管基本平齐。③ 相邻管头高度差不能高于1mm，否则更换管头。
   管端加工工作由大连松海石化检修公司实施。工艺作氨渗漏0．25MPa，保压2h合格。大修后开车一次成功，尿素装置高压系统以35000m3／h负荷稳定运行至今，能够满足工艺要求。
作者简介：高明亮，1996年毕业于郑州工业大学化工机械专业，在河南省中原大化集团有限责任公司尿素厂工作。联系电话：0393．8956316。
 
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