池樹增

(中國寰球工程公司　北京　100013)

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氨汽提工藝鈦汽提塔更換材質(zhì)的選擇

池樹增

(中國寰球工程公司北京100013)

摘要更換氨汽提裝置原鈦汽提塔時(shí)，可供選用的材質(zhì)有鈦材、25- 22- 2襯鋯雙金屬管和Omegabond鈦與鋯復(fù)合管，分析了3種材質(zhì)汽提塔的特點(diǎn)。從價(jià)格、耐腐蝕和沖蝕性能、運(yùn)行穩(wěn)妥可靠和利于設(shè)備國產(chǎn)化等因素綜合考慮,國內(nèi)的氨汽提裝置更換鈦汽提塔時(shí)，應(yīng)選擇25- 22- 2襯鋯雙金屬管汽提塔為宜。

關(guān)鍵詞氨汽提汽提塔材質(zhì)

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

我國自20世紀(jì)80年代中期中原化肥廠引進(jìn)、建成第1套520 kt/a氨汽提工藝的大型尿素裝置以來，又陸續(xù)引進(jìn)32套大、中型氨汽提工藝尿素裝置，生產(chǎn)能力在400～4 000 t/d。前期引進(jìn)裝置的汽提塔均采用鈦材，具有良好的耐腐蝕性能，但不耐沖刷腐蝕。因此，當(dāng)時(shí)汽提塔鈦管壁厚為3.5 mm，而且結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為上下對(duì)稱型，在運(yùn)轉(zhuǎn)到列管上部的管壁減薄至限定厚度時(shí)，可顛倒后再使用1個(gè)周期，以保證鈦汽提塔的使用壽命達(dá)20年。由于鈦材列管不耐工藝介質(zhì)的沖刷腐蝕，加上旋流管液體分布器與列管端頭的聚四氟乙烯墊密封性能不佳，造成上管板列管端頭沖刷腐蝕加劇，每年都需對(duì)鈦汽提塔進(jìn)行維修。如中原化肥廠有時(shí)1年需更換、修理200多個(gè)被嚴(yán)重沖刷腐蝕的列管端頭，差不多占列管總數(shù)的8%。中原化肥廠的氨汽提尿素裝置于1990年投入運(yùn)行，汽提塔運(yùn)行至2004年才掉頭運(yùn)行。其他企業(yè)的鈦汽提塔基本上是運(yùn)行10年左右即要掉頭運(yùn)行，如：錦西天然氣化工廠氨汽提尿素裝置于1992年8月開車，2012年更換了新塔；內(nèi)蒙古天野化肥廠氨汽提尿素裝置運(yùn)行不到20年，氨汽提塔己2次掉頭運(yùn)行，也準(zhǔn)備更換新汽提塔。在更換原鈦汽提塔時(shí)，新塔采用何種材料有3種選擇，即仍采用鈦材、25- 22- 2襯鋯雙金屬管和賽班公司最新推薦的Omegabond鈦與鋯復(fù)合管。

1鈦材汽提塔

錦西天然氣化工廠更換的新汽提塔仍采用鈦材。鈦材耐腐蝕性能良好，汽提塔底部無需加入防腐空氣，不必配置空氣壓縮機(jī)，操作溫度可達(dá)207 ℃；但因鈦材列管存在不耐沖刷腐蝕的問題，投運(yùn)后仍將面臨每年大量的維修工作，故汽提塔仍應(yīng)設(shè)計(jì)為上下對(duì)稱結(jié)構(gòu)，以便將來汽提塔掉頭使用。鈦汽提塔國產(chǎn)化有難度，我國“八五”期間曾立項(xiàng)攻關(guān),但未有結(jié)果，因此，錦西天然氣化工廠更新的鈦汽提塔必須從國外訂貨。鈦汽提塔的制造要求非常嚴(yán)格，不能與其他材料相混，制造車間必須凈化以防止在設(shè)備加工制造過程中出現(xiàn)任何污染。由于鈦與碳鋼不能相互焊接，因此，碳鋼管板與鈦不能堆焊，只能采用爆炸復(fù)合的方法，導(dǎo)致2種金屬的熔合度很難達(dá)到100%。中原化肥廠鈦汽提塔由意大利廠商制造，但管板與鈦板的爆炸復(fù)合是由法國廠商完成，充分說明鈦汽提塔的制造難度較大，難以國產(chǎn)化。鈦汽提塔的價(jià)格介于25- 22- 2襯鋯雙金屬管和Omegabond復(fù)合管汽提塔之間。

225- 22- 2襯鋯雙金屬管汽提塔

20世紀(jì)80年代末，斯那姆普羅蓋提公司與瑞典山特維克公司研制的25- 22- 2襯鋯雙金屬管在工業(yè)試驗(yàn)中取得滿意的效果，較好地解決了氨汽提工藝汽提塔的腐蝕問題。因此，近10多年新增的氨汽提工藝裝置的汽提塔均采用25- 22- 2襯鋯雙金屬管，其不但耐腐蝕和沖蝕，而且加工制造難度比鈦材汽提塔大大下降，也無需上下對(duì)稱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。自宣化化肥廠400 t/d尿素裝置采用國內(nèi)大連金州重型機(jī)器有限公司制造的25- 22- 2襯鋯雙金屬管汽提塔替換原鈦汽提塔以來，已有12臺(tái)雙金屬管汽提塔在與氨汽提工藝相似的操作條件下運(yùn)行，最長(zhǎng)運(yùn)行時(shí)間已經(jīng)超過10年，運(yùn)行情況均良好，這說明國內(nèi)加工制造的25- 22- 2襯鋯雙金屬管汽提塔己有豐富的業(yè)績(jī)和經(jīng)驗(yàn)。國內(nèi)制造的25- 22- 2襯鋯雙金屬管汽提塔進(jìn)度快，且價(jià)格較低，只有國外鈦汽提塔的2/3左右，比國外Omegabond復(fù)合管汽提塔低50%以上。

為了防腐，采用25- 22- 2襯鋯雙金屬管汽提塔后，需在塔底加入少量防腐空氣，故需要增加2臺(tái)小型空氣壓縮機(jī)。該空氣壓縮機(jī)打量較小，但排出壓力較高(15.7 MPa)，即使從國外進(jìn)口也不能保證連續(xù)良好運(yùn)行，時(shí)有斷氣情況發(fā)生。對(duì)于此問題，國內(nèi)水溶液全循環(huán)節(jié)能增產(chǎn)改造專利技術(shù)有類似流程和操作條件的汽提塔防腐方法，即從合成塔頂部引出一部分富含氧的氣體送至汽提塔底部而起到防腐作用，合成塔出液則送至汽提塔頂部。國內(nèi)已有9套尿素裝置采用此法對(duì)25- 22- 2襯鋯雙金屬管汽提塔進(jìn)行防腐，最長(zhǎng)運(yùn)行時(shí)間己超過10年，證明該法簡(jiǎn)單可靠。氨汽提工藝尿素合成塔頂部有小的氣相空間，且尿素合成塔與汽提塔之間有1 MPa左右的壓差，完全可以采用此方法解決汽提塔的防腐問題，在取消2臺(tái)空氣壓縮機(jī)又不額外增加防腐空氣進(jìn)入工藝系統(tǒng)的情況下，同樣能達(dá)到汽提塔的防腐效果。

3Omegabond鈦與鋯復(fù)合管汽提塔

Omegabond鈦與鋯復(fù)合管是斯那姆普羅蓋提公司與美國公司共同研制開發(fā)的新型材料，據(jù)稱鈦與鋯經(jīng)冶金復(fù)合后，2種金屬己互相熔合,不存在間隙，因而在復(fù)合管與管板焊接時(shí)，可保證焊接質(zhì)量和耐腐蝕性能。而25- 22- 2襯鋯雙金屬管的2種金屬之間存在間隙，雖然25- 22- 2外管套入鋯管后經(jīng)冷軋拉制貼得很緊密，但在雙金屬管與管板焊接時(shí)如不采取措施，受熱影響的列管端頭會(huì)出現(xiàn)間隙增大，導(dǎo)致運(yùn)行時(shí)發(fā)生縫隙腐蝕，使外管腐蝕加劇。斯那姆普羅蓋提公司在最初的設(shè)計(jì)中將雙金屬管兩端的內(nèi)襯鋯管均去除一小段，以免在雙金屬管與管板焊接時(shí)受熱影響而使內(nèi)襯鋯管與25- 22- 2外管之間的間隙加大，但此時(shí)下管端有一段25- 22- 2材質(zhì)的外管沒有內(nèi)襯鋯而易腐蝕。賽班公司的最新設(shè)計(jì)改進(jìn)了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在雙金屬管與管板焊接時(shí)，無需將雙金屬管兩端均去除部分內(nèi)襯鋯管，不會(huì)因受熱影響而改變襯管之間的間隙，保證了汽提塔的耐腐蝕性能。

與鈦汽提塔一樣，鈦與鋯復(fù)合管汽提塔在運(yùn)行時(shí)無需在底部通入防腐空氣。但鈦與鋯復(fù)合管汽提塔的制造難度較大，國內(nèi)沒有制造業(yè)績(jī)，不能國產(chǎn)化，需由賽班公司認(rèn)可的合格國外制造商供貨，其價(jià)格較高，1臺(tái)520 kt/a氨汽提工藝尿素裝置的鈦與鋯復(fù)合管汽提塔的價(jià)格基本與同規(guī)模傳統(tǒng)CO2汽提工藝高壓回路4臺(tái)高壓設(shè)備國內(nèi)制造總價(jià)相當(dāng)，比國內(nèi)制造的同規(guī)模25- 22- 2襯鋯雙金屬管汽提塔高1倍以上。

4結(jié)語

當(dāng)前，我國尿素產(chǎn)能嚴(yán)重過剩，為降低尿素的

生產(chǎn)成本，在達(dá)到同樣要求的情況下，應(yīng)盡量降低更換鈦汽提塔的投資。

經(jīng)綜合比較，從價(jià)格、耐腐蝕和沖蝕性能、運(yùn)行穩(wěn)妥可靠和利于設(shè)備國產(chǎn)化等因素考慮,國內(nèi)的氨汽提裝置更換鈦汽提塔時(shí)，應(yīng)選擇25- 22- 2襯鋯雙金屬管汽提塔為宜。

本文作者的聯(lián)系方式：zhanfeng1989@126.com。

(收稿日期2014- 11- 09)

中圖分類號(hào):TQ441.41

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

文章編號(hào)：1006- 7779(2016)02- 0046- 02

本文作者的聯(lián)系方式：raominying39@126.com