转化器泄漏原因分析及改进措施.docx

转化器泄漏原因分析及改进措施转化器是电石法生产氯乙烯的关键设备，为列管式碳钢换热器，规格为3OOOmm×3300mm,上下花板间固定有57mm×3.5mm列管2313根，材料为20#无缝钢管,管板材料为16MnR,管板与列管的连接采用焊接或胀接形式，列管内装满以活性炭为载体的触媒。在列管内，乙块与氯化氢在触媒催化作用下合成氯乙烯，该反应是强放热反应。管间循环水采用97C热水，其作用是带走反应热。转化器的好坏自:接影响着PVC的均衡生产，转化器若泄漏，会制约氯乙烯的产率，造成触媒消耗增加、生产成本增高、产品质量卜.降、操作岗位人员劳动强度增大、工作环境恶化等不良后果。因此必须从转化器的设计、管理、操作、维护等方面着手，防止转化器的泄漏，延长转化器的使用寿命，合理地使转化器的利用率达到最大化。1转化器运行现状1.1 转化器工艺流程氯乙烯合成主要采用乙快气体与氯化氢气体以1:(1.051.1)配比进入混合器混合均匀，经热水预热器预热至90以上后，送至一、二线前转化器，再经过后转化器得到氨乙烯(见图1)。转化器温度控制在90180C.在转化器内，乙块气体和氯化氢气体在氯化求触媒的催化作用下发生反应生成氯乙烯气体，整个反应过程分5个阶段进行。该催化反应属于放热反应，反应热由管间循环热水带走，大部分热水回至热水塔循环利用，小部分汽化的蒸汽通过汽包后经热水塔塔顶冷凝器冷凝回收，余气排放至大气中。在此工艺过程中，转化器受热胀冷缩交变应力及腐蚀作用，管板及列管很容易产生泄漏。图1氯乙烯生产工艺流程简图1.2 转化器结构转化器结构见图2。图2转化器结构图转化器壳程循环热水从底部一侧进入，从上部两侧流出，转化器的结构特点是造成列管腐蚀泄漏的重要原因之一。转化器上部出水管与上花板之间存在气相空间，并可能产生紊流状态，密度比较小的污物容易在此处聚集，加速腐蚀。在转化器下部的进水管与下花板之间存在着死水区，原有的腐蚀产物等容易在此处沉淀。另外，隔板(折流板)与列管之间存在缝隙，腐蚀产物也容易在此处沉淀。腐蚀产物沉淀形成了良好的局部腐蚀环境，促进了列管的腐蚀穿漏。1.3 转化器腐蚀泄漏情况2015年，陕西北元化工集团股份有限公司对以往泄漏维修次数、维修列管较多的转化器进行更换。2015年合计更换转化器28台，更换后转化器泄漏频次降低。2015-2021年更换泄漏转化器的台数见表1。表12015-2021年更换泄漏转化器的数量年份201520162017201820192()202()21数量/台28510769292015年之后更换的转化器没有出现泄漏情况，泄漏的转化器均为原始开车后首次产生泄漏，使用时间均在10年左右。统计20152021年间A、B、C、D4条氯乙烯转化生产线转化器泄漏数量，转化A、R、C、D线泄漏转化器台数分别为13、19、44、18台，转化C线泄漏转化器数量远大于其他转化生产线。2转化器泄漏原因2.1 转化器泄漏位置对近期泄漏转化器列管抽样检查，发现转化器列管中间部分内外管壁无明显腐蚀现象，列管竟管板处腐蚀较严重，且均为点蚀状，管壁厚度减薄明显，外观没有呈规则状的腐蚀痕迹（见图3）。图3转化器列管腐蚀情况2.2 影响转化器列管腐蚀泄漏的有关因素防止转化器泄漏日常要求控制的项目主要有原料气、触媒水含量,热水川值及高温缓蚀剂含量、转化器巡检排酸检查等。<1）原料气、触媒水含量。原料气水含量或触媒烘干后水含量较大时，在转化器顶部过早失活段（约上管板处列管20Cm范围内）及后转化器底部未参与反应段（后台转化器温度较低，部分小于Io（TC的转化器卜端触媒几乎不参与反应）会有部分水汽以液态水形式夹杂在混合气中，溶解氯化氢形成盐酸，造成列管腐蚀。图4为2020年A、B、C、D4条氯乙烯转化生产线氯化氢总管水含量情况。从图4可以看出：转化B线水含量整体高于其他生产线，说明原料气水含量不是转化器泄漏的直接原因或主要原因。300转化A转化B转化C转化D图4各条氯乙烯转化生产线水含量箱线图(2)循环热水。2020年前，转化器循环热水水质要求只控制两个指标：控制PH值在810,化验人员每周分析1次，若PH值降低，除第一时间进行原因排查外，就是直接向热水系统添加碱液将PH值调整在指标范围内；控制高温缓蚀剂质量分数0.2%。S3%。，化验人员每周分析一次，根据分析结果调整高温缓蚀剂添加量，确保循环热水质量符合要求。2020年开始关注转化器循环热水氯离子含量，发现氯乙烯转化C线循环热水中氯离子含量较其他线高。氯乙烯转化C线转化器泄漏数量也比其他线明显多。分析氯离子来源，有两个方面：泄漏转化器循环热水将盐酸带入循环热水系统导致氯离子含量增加，循环热水中添加的高温缓蚀剂含有氯离子成分。(3)日常排酸检查。岗位操作人员每1h对所有转化器进行排酸检查1次。氯乙烯转化B线从2019年下半年开始先后泄漏了5台转化器，这些转化器均为后转化器，排除了前转化器泄漏造成后转化器腐蚀的因素。3改进措施3.1 降低热水中氯离子含量3.1.1 换热水为了减缓转化器腐蚀，将现有氯离子含量较高的氯乙烯转化生产线热水排出系统，补入纯水，以降低热水系统中氯离子含量。（1）方式1:零散装运。利用罐车接临时管线进行装运，在每条氯乙烯转化生产线热水循环上水总管排尽处接临时管线将热水排入罐车内，以冲洗总管内沉积的泥沙：对进行抽翻的转化器彻底排水一次，以排除底板沉积泥沙。（2）方式2：配管输送。现场增加临时泵，在热水塔底部DN80放尽处接管线连接至临时泵进口，通过临时泵出口送至母液水去乙快发生装置的总管（W3线）回收利用，达到排除热水塔底部沉积泥沙的目的。3.1.2 更换缓蚀剂对现使用的高温缓蚀剂进行成分分析，重点跟踪氯离子含量，分析结果为不含氯离子，因此暂时不进行缓蚀剂更换，仍使用原高温缓蚀剂。3.1 .3泄漏转化器管理发现转化器泄漏后，应第一时间将该泄漏转化器物料切出系统,进出口用盲板隔离后，将循环热水进出口及支耳阀门全部关闭，排净泄漏转化器内热水。3.2 优化转化器排水口原转化器底部只有一个排尽阀，排水时四周沉积的泥沙存在死角,导致排泥不彻底或排泥效果差；为改变现状，在新转化器底部东南西北4个方位各增加1个排尽阀，以便定期排水时将转化器底部沉积的泥沙尽可能排除干净，避免底部沉积泥沙腐蚀转化器底板和列管。3.3 提高转化器列管维保质量（1）胀接工艺不符合要求。DN3000转化器是有2313根列管（其中4根为测温管）的大型转化器，在反应较为激烈的工况条件下，采用机械胀接工艺不够合理，对列管造成的机械损伤较大，易造成欠胀或过胀，存在的残余应力也较大，乂未进行热处理，易对列管与管板连接处造成不利的影响。（2）焊接质量达不到要求。金相检测分析结果表明:焊缝中的主要缺陷为未熔合，焊缝热影响区的组织为魏氏组织，其较脆，在转化器使用过程中，焊缝的未熔合缺陷会向脆性组织方向犷展，从而产生泄漏。（3）转化器的列管选材不合理、管板孔加工精度不足，均难以保证焊接质量和胀管接头质量，易造成转化器列管与管板之间连接处泄漏。要求将列管材质更换为16MnR04结语采取以上措施后，不仅延长了转化器的检修周期，而且可以保证其长期稳定、高效地运行，取得了良好的经济效益。