卧式氨冷凝器腐蚀原因及改造措施

赵永霞 宋引文 张艳丽

(济南盛源化肥有限责任公司,山东济南 250101)

0 引 言

卧式氨冷凝器是济南盛源化肥有限责任公司合成氨生产装置中一台列管式换热器,其在制冷系统中的作用是将氨压缩机压缩的高压氨气冷凝成为高压氨液,然后送入氨库,作为产品出售或者送入硝酸生产装置中生产硝酸。

设备直径1 400mm,列管长6 000mm,壳体、列管、管板材质分别为Q345R、20号钢和16MnR。壳程、管程技术参数见表1。

表1 技术参考表

1.1 存在的问题

该设备原壳体、列管、管板材质分别为A3R、10号钢和A4制造,属于传导式水冷凝器。氨冷凝器进口气氨温度为70～90℃,出口液氨温度为35℃左右,被冷却液氨浓度>99.5%。氨冷凝器管板焊缝经常因氨腐蚀而发生泄露,而一旦泄露,液氨漏入循环水中,不但造成凉水塔设备及管线腐蚀,同时也给环保带来很大压力。

1.2 腐蚀原因

(1)应力腐蚀。氨冷凝器列管与管板采用贴胀+焊接,在胀管处管壁减薄造成残余应力。入口气体温度最高达90℃,而冷却水温度在30℃以下,温差较大。换热管与壳体的材质不同、热膨胀系数不同。管板、管束与壳体之间是刚性连接。因此过大的温差应力造成换热管薄弱处破裂。

(2)氨腐蚀。气氨进入冷却器温度降低,生成液氨,这部分液氨在入口温度较高,对换热管腐蚀严重。一旦列管出现泄露,氨进入循环水中,就会加快腐蚀管束和管板,造成列管破裂。

(3)Cl-腐蚀。由于管束与管板之间存在间隙,而循环水中Cl-浓度较高,在间隙处产生Cl-的聚集,从而容易在管子表面形成点坑或缝隙腐蚀。

(4)冲刷腐蚀。气氨入口处流速大、温度高,直接冲刷列管。气体急速冷却时,管头部分壁温较高,冷却水在管头缝隙内剧烈蒸发,造成列管减薄泄露。

1.3 改造措施

(1)将气氨入口管改到壳体一侧,减少死角,从而减少氨的腐蚀;其次将管束与管板连接由贴胀+焊接改为强度焊,消除胀接应力。

(2)原壳体、列管、管板材质分别为A3R、10号钢和A4制造,改为Q345R、20号钢和16MnR。提高了材料机械性能,降低腐蚀。

(3)为了减弱Cl-腐蚀,采取降低循环水中Cl-浓度的方法。

(4)入口加防冲板,避免气体直接冲刷列管。

1.4 改造效果

改造后,氨冷凝器的冷凝效果大大提高,冷凝器出口液氨的温度比原来降低了5℃。循环水的质量也相应提高,冷凝器使用寿命是原来的4倍以上。降低了检修费用,减少了开停车次数,为企业创造了可观的经济效益。