劉光新 劉新

摘要：冷凝器上部管板，增加可拆卸式緩沖液體沖蝕的消耗性保護裝置。消除夾帶液滴的工藝氣源對鎳基合金高價值列管冷凝器的沖蝕損傷，延長換熱器使用壽命。

關鍵詞：冷凝器管板沖蝕;沖蝕破壞裝置;

引言：TDI生產(chǎn)精制系統(tǒng)某氣相冷凝器，是以循環(huán)熱水為冷卻介質(zhì)，用于冷凝含有HCL組分氣相介質(zhì)。此類禁水工藝的化工生產(chǎn)裝置用氣體冷凝器，設計為立式雙管板填料函式列管換熱器的結(jié)構(gòu)。換熱管采用鎳基合金，造價昂貴。該設備氣相介質(zhì)自閃蒸槽罐，受介質(zhì)物性和工藝特性限制，含有少量液體霧滴隨工藝氣流直接進入冷凝器。其氣體介質(zhì)流速可達每秒數(shù)十米，被夾帶的霧狀液體直接作用于對冷凝器工藝介質(zhì)入口側(cè)管板（上部）及換熱管，液滴流速遠遠超過鎳基合金所能承受的液體流速，對換熱管和管板造成嚴重沖蝕損傷，大大縮短了冷凝器的使用壽命。

1冷凝器管板沖蝕的原因分析

1.1冷凝器工況描述

分離塔閃蒸出的氣相介質(zhì)，進入該冷凝器。冷凝的液體進入下一工序。氣相介質(zhì)溫度160℃、壓力3.4kpa。進入冷凝器換熱管內(nèi)氣相介質(zhì)流速為37.92m/s。

1.2 腐蝕的原因

通過對運行12個月后的冷凝器介質(zhì)入口側(cè)板進行拆檢 ，發(fā)現(xiàn)其腐蝕嚴重，如圖一所示。冷凝器工藝側(cè)進氣介質(zhì)源自分離塔，該塔為閃蒸工藝，其閃蒸出的氣相介質(zhì)由約10m（DN900）長的管道直接進入冷凝器，受工藝介質(zhì)物性限制，中間無任何氣液分離裝置。因此實際進入冷凝器的氣相介質(zhì)中含有一定量的液相組分呈微小液滴狀態(tài)，另外，氣相管道的熱損造成部分高溫飽和蒸汽冷凝回液相，在氣流作用下從管道底部被吹入冷凝器。在高速氣流的作用下這兩部分液相介質(zhì)直接對換熱器進口側(cè)（上管板）造成嚴重的沖蝕。

2.冷凝器防沖蝕破壞的改造措施

2.1增加保護裝置

受工藝介質(zhì)物性限制，從工藝角度沒有優(yōu)化措施，因此只能從設備結(jié)構(gòu)和材質(zhì)角度進行攻關改造。冷凝器上部管板，增加可拆卸式緩沖液體沖蝕的消耗性保護裝置。消除夾帶液滴的工藝氣源對鎳基合金高價值列管冷凝器的沖蝕損傷，延長換熱器使用壽命。該防沖蝕破壞裝置，采用普通材質(zhì)，根據(jù)消耗情況進行更換，降低成本。按照與冷凝器管板相同布管，制作一件由2塊20mm厚的管板和300mm長度的304材質(zhì)列管組成的防沖板組件。采用螺栓連接的方式，安裝固定在在立式雙管板列管冷凝器上管板處。如上所述，被高流速氣相介質(zhì)夾帶液相組分，首先進入防沖板組件，起到均布和緩沖作用，消除了其對冷凝器上管板和列管的沖蝕問題。

2.2防沖板保護裝置結(jié)構(gòu)原理

防沖板組件，采用16根M20×40mm的螺栓，安裝固定在在立式雙管板列管冷凝器上管板處?？刹鹦斗罌_板組件由件號12-12、12-13、12-14組成。件號12-12、12-14為304材質(zhì)薄管板，其布管及開孔尺寸與換熱器管板相同。件號12-13為防沖列管，材質(zhì)304，長度300mm。件號12-12、12-14薄管板與件號12-13列管，采用焊接方式連接。組裝后應保證防沖板組件與冷凝器管板平行度偏差≤0.4mm，防沖列管與換熱管垂直度偏差≤0.4mm、同心度偏差≤0.2mm。本案例防沖板設計高度，是根據(jù)冷凝器換熱管實際損傷深度增加一定裕量設計確定，屬實驗性設計?？刹鹦斗罌_板組件由件號12-12、12-13、12-14組成。如圖二所示。

3.添加保護裝置的冷凝器

冷凝器連續(xù)運行17個月后的拆檢管板情況，如圖三所示。

4.結(jié)語

通過對冷凝器沖蝕破壞的原因進行分析，對冷凝器增加了保護裝置，經(jīng)實踐，對連續(xù)運行17個月后的冷凝器進行拆檢，發(fā)現(xiàn)換熱管內(nèi)壁無任何損傷，改造效果明顯。消除了同工況運行17個月原材質(zhì)結(jié)構(gòu)冷凝器的上管板沖蝕問題。

參考文獻

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