氨汽提塔调头使用时机的选择探讨 -中华塔器网

郝利川
(建峰化工总厂化肥厂，重庆，408601）
    目前我国斯那姆氨汽提工艺大型尿素生产装置有10多家，其高压系统关键设备氨汽提塔是一台直立式管壳式换热器，虽然其外形尺寸或换热面积有所不同，但实质都是一台降膜式蒸发器，其设计上有一个共同的特性是该设备上下对称，根据腐蚀情况，当上部列管厚度达到最小值时，可翻转使用，以延长使用寿命。由于管箱衬里和管板表面及列管均为钛材，虽然钛材抗甲铵腐蚀效果良好，但却有一个大的缺陷，就是材料相对较软，不抗冲刷腐蚀。各厂家基本是在20世纪80年代末期或90年代初期引进的，运行时间基本在10年上下，大都到了该考虑调头使用的时候。基于该设备投资巨大，据最新报价，购置一台新设备大约需要一千多万美元，到厂价约合人民币1．2亿元，生产厂家为了有效利用设备的价值，何时调头使用，其时机的选择就显得尤为重要。
1 问题的提出
    近几年来，随着氨汽提塔的管头陆续出现腐蚀变薄、甚至穿孔的现象，建峰化工总厂化肥厂逐步开始注意氨汽提塔调头使用的问题。2000年4月19日出现了上管箱衬里泄漏的事故，由于当时处理经验欠缺，给企业造成了巨大的经济损失。
    2003年12月至2004年2月在短短的3个月的时间里又连续发生了4次上管箱泄漏的事故，刚出现泄漏时也只能从检漏管闻到和看见有氨，但泄漏发展的趋势很快，都只坚持了10d左右，泄漏物质达到10kg／d以上，因有了2000年的处理经验，几次检修都非常顺利，对泄漏处进行了补焊处理，未造成较大的损失，但氨汽提塔调头工作的紧迫性已凸现。
2 氨汽提塔暂不调头的原因分析
1)目前能满足工艺运行的需要。汽提塔运行的好坏由厂控参数来衡量。其底部温度和顶部温度的差值要大于14℃。顶底温差的高低决定了汽提塔的汽提效率，顶底温差高，汽提效率好，才能保证高压系统分解负荷大，从而使后续系统正常运行。汽提塔的运行情况见表1。

从表1可以得出：近几年汽提塔的顶底温差都维持在14％以上，系统的负荷率一直较高都在98％以上(含天然气供应不足的影响)，完全满足了高负荷或超负荷生产的需要。汽提塔的壳侧蒸汽压力较高，原因是列管结垢引起，显然光调头不能解决该问题。
2)不调头可节约更新费用。购置一台新的氨汽提塔大约需人民币1．2亿元，如按照现行企业通行的设备折旧年限12a计算，光每年的设备折旧费用就需要近1000万元，也就说明如果该设备晚调头2a，就可净赚2000万元。更可以晚两年投入巨额资金购买新设备，用这笔经费搞其他投资又可创造更多的财富。
3)调头后对系统的影响。列管测厚采用的是低频绝对式19lnnl内插式探头，建峰化肥厂汽提塔列管规格材质为工业纯钛(AS'I'M B．338．Gr2)7lnnl x 3．5lnnl x 6000lnnl。历年对汽提塔检测报告都指出，检测探头一般都只能插入1．5m左右，说明该设备运行几年后列管结垢非常严重。
从工艺运行角度，为提高换热效率，降低生产成本，适时考虑调头使用是合适的，但列管结垢主要集中在其下部，调头后换在上部后就会出现倒喇叭形的通道，势必造成液体自上而下不易形成均匀液膜，管内外的传热和管内的传质效率不高，从而引起汽提塔的汽提效率下降，干扰系统的正常运行，大幅提高生产成本费用。
4)化学清洗对设备造成腐蚀的可能性。金属纯钛材质较软，而在其列管形成的垢非常结实致密，要想清除决非易事。据了解国内某厂家对汽提塔进行化学清洗后，再开车做水压试验时出现了上下管箱都泄漏的情况，不得不再次开盖处理。对该厂清洗出的垢样检测发现，垢样中除含有正常的铁、镍外，还含有2．06％的钛。垢样中钛含量应是多少才为正常，才不会对设备造成二次腐蚀，目前还需进一步论证。但可以肯定的是化学清洗后出现泄漏是绝对有问题的。所以说对列管结垢进行化学清洗要非常谨慎，否则就会对设备造成不可估计的损害。
5)目前列管的腐蚀和管箱衬里的腐蚀基本为均匀腐蚀，未达到设备制造厂家建议的需要堵管或调头的程度。按照汽提塔设计的指导思想，是否调头使用取决于上部列管的厚度。按照国家有关规定必须定期检验高压设备，故历次大修都认真地较全面的检验。2003年对汽提塔列管的检测数据如表2。

合计检测根数为2365，不可测根数为0，堵管根数为5，可计算出列管的平均壁厚为2．70mm。根据意大利IPM公司制造与维修专家介绍，当有100根左右的换热管壁厚小于1．8mm时必需调头，当管壁小于1．7～1．8mm时应当堵管，从表2可以看出，汽提塔列管厚度除堵管的5根外，都在较大的腐蚀。估计2004年只需对约100根管头
进行简单处理，费用和时间都大大节约。
3 氨汽提塔调头的有利因素
1)缓解上管箱多次泄漏的压力，相对降低出现泄漏的风险，减少检修和停车的损失。根据2003年检测报告显示，上部管箱衬里的平均厚度在4．35i／lnl，而下部管箱的平均厚度在4．6mm，高出上管箱0．25mm。显然调头可以降低短期内出
现泄漏的风险。
2)提高汽提效率，降低生产成本。因下部管头处于完好状态，调头后可有效避免气液相在此泄漏，如对列管的倒喇叭型采取有效措施消除，就能使尿液更均匀的在管壁上形成液膜，从而大幅提高汽提效率，降低生产成本。同样也会减轻气液相对管头的冲刷腐蚀，减少维修费用。
3)对汽提塔的化学清洗可一并进行，减少大修费用。汽提塔的化学清洗一般需要花费较长的时间，主要时间花费在准备上，如果调头，有关的准备工作基本一致，这样就可节约大量的时间，同时也可节约重复工作的费用。
4 结论
综上所述，汽提塔是否调头必须依据工艺运行状况、列管腐蚀减薄情况、调头可能造成的影响、技术方案准备情况等方面来综合比较判断，而建峰化肥厂汽提塔目前能满足生产运行的需要，从设备本身的腐蚀检测报告也可看出未达到生产制造厂家建议的调头条件。同时，对该设备进行化学清洗的方法需进一步论证，虽然近期多次出现泄漏，但是泄漏的原因都是上管箱焊缝缺陷，不足以作为调头的依据。所以，2004年建峰化肥厂的汽提塔可以不作调头处理。

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