刍议双塔精馏主塔再沸器泄露原因分析

高 璐

联化科技股份有限公司

刍议双塔精馏主塔再沸器泄露原因分析

高 璐

联化科技股份有限公司

双塔精馏主塔再沸器在生产运行中的过程中总会发生各种泄露问题，我们必须综合各种因素进行分析，通过事实取证，找出再沸器的泄露的真实原因并找出解决对策。

再沸器；泄露；精馏系统

前言

公司精馏采用 DAVY 两塔生产工艺，在精馏开车过程中主塔再沸器列管经常泄漏，目前已成为制约公司精馏系统长周期稳定运行的主要影响因素。本文针对甲醇精馏系统主塔再沸器实际运行状况进行分析，并就造成再沸器列管泄漏的因素提出了相应措施。

1. DAVY 双塔精馏工艺流程

考虑到整个系统中有大量低位热能，因此本装置甲醇精馏单元采用两塔流程。其主要流程为在生产精甲醇工况下，粗甲醇被分为两股。三分之二粗甲醇进入稳定塔达到 MTO 级甲醇产品的要求。 另外三分之一的粗甲醇通过两塔精馏获得 AA 级甲醇产品。在预精馏塔中轻组份在塔顶脱除送出界外。在精馏塔中塔顶产生的 AA 级甲醇先进入精甲醇中间槽， 检验合格后经精甲醇输送泵送至精甲醇成品罐。塔底产生的废水送出界外。精馏塔下部采出杂醇油(主要组成为甲醇、乙醇、丁醇和水)通过泵送往杂醇油储罐。

2.主塔再沸器的设备参数

甲醇精馏系统主塔再沸器其作用是用来为主塔塔釜提供热源， 以使进料液体甲醇气化后向上流动，其主要工作参数及设备材质如表 1所示。甲醇精馏系统主塔再沸器的相关技术特征符合精馏塔的运行要求，其隔板与管板、短节间采用角焊缝， 焊接角度大于 6 mm， 换热管与管板的焊接采用氩弧焊自动焊，胀接采用液压胀接，换热管与管板的焊接头进行 100% PT，I 级合格。

表1 主塔再沸器设备参数

3.主塔再沸器运行环境简介

目前精馏塔的运行采用了三种方式，一种是反复蒸馏水来进行回收凝液，一种是精馏粗甲醇液体进行全回流操作，另一种是精馏粗甲醇液体采出精甲醇。自 2010 年 7 月 3 日开车以来， 精馏系统主要开车是为回收蒸汽凝液，生产精甲醇的时间短暂。由于回收凝液运行工况跟精馏甲醇工况差异较大，且稳定操作比较困难，因此在回收凝液运行期间，精馏塔和精馏塔再沸器均出现了不同程度的影响，再沸器出现频繁内漏的情况。以下就精馏塔再沸器泄漏原因进行分析并就分析原因提出解决措施。

4.造成主塔再沸器泄漏的原因分析

在对精馏塔再沸器拆检试压时发现，有换热管存严重爆管的现象，并呈圆形分布，同时很多根换热存在不同程度的轻微泄漏，同时再沸器的管板连接处也存在不同程度的泄漏。在对再沸器检查时，发现这些泄漏的管束均有相应不同的减薄和断裂现象，同时也存在一定程度的冲刷腐蚀现象。自 2010年开车至今，主塔再沸器已堵管136 根，图1为主塔再沸器堵漏分布图。根据以上的现象，同时针对甲醇精馏塔的生产运行情况及相关理论，从工艺及设备等方面进行原因分析。

图1 主塔再沸器堵管图

4.1 设备方面

目前，结合本公司其他装置运行的同样材质换热器的运行情况，也曾出现过换热管发生泄漏，类似换热器有三台泄漏。从设备角度分析，主要有以下几点原因。就目前的工艺条件而言，主塔再沸器的材质选择可能是换热器列管泄漏的一个原因之一。管板材质为：16Mn，换热管的材质为 20#，该材质抗腐蚀能力差，采取相应的防腐手段及措施不足。换热器在生产制作、管束及管板焊接期间，温度场分布不均匀产生热应力、残余应力等，同时在焊接时由于焊接质量不达标，以上因素都有会成为换热器内漏的原因。

4.2 工艺方面

根据目前运行情况，对精馏塔再沸器内漏的工艺原因可能是：

①由于公司采用的两塔精馏，正常生产运行期间精馏粗甲醇，粗甲醇为弱酸性，具有一定的腐蚀性，虽然在生产期间通过添加碱溶液，并且控制预精馏塔后 pH 为 7～9，但是由于碱液与粗甲醇混合不均匀，将会导致再沸器出现局部腐蚀的现象。

②生产操作方式的影响。从实际生产上讲，该换热器换热蒸汽规格较高，如压力、温度等。生产工艺参数的调节相当重要，如在换热器引蒸汽时，暖管时间不够或暖管程度不彻底，这将在一定程度上使管板和列管焊缝处受力不均，亦可能造成了换热器的泄漏。

③进料组分的变化的影响。该换热器设计应为精馏专用，但目前用精馏水来回收蒸汽凝液，回收凝液的操作条件比精馏甲醇的操作条件苛刻，这也是造成换热器泄漏的一个可能原因之一。同时，进精馏塔的水质量无法保证，是否满足在高温下多次蒸发冷凝，杂质含量是否超标，是否对管道和焊缝腐蚀，这几方面均无法排除，但从塔底排出的凝液红色锈蚀物。

④生产负荷大幅度波动。 在精馏单元运行期间，其主要作用是回收外管网的富余 1.1 MPa(G)蒸汽，在蒸汽系统蒸汽不足时，需要立即对精馏单元进行减负荷操作。由于精馏塔生产负荷的大幅度波动，亦可造成再沸器出现内漏的情况。

⑤生产负荷达不到设计值。精馏系统自开车以来， 一直保持30%～60%低负荷生产， 并且我公司的精馏单元采用的是两塔精馏工艺，其主塔的特点是在低负荷生产时回流比大，消耗的蒸汽量也较大，因此造成了蒸汽侧与工艺甲醇侧压差增大的可能性，在某种情况下也会加剧再沸器泄漏。

5.建议优化措施

针对以上各原因的分析，建议采取以下的措施进行优化。

(1)更换材质

就目前的情况，为长周期运行建议更换管板和换热管的材质，更换管板为：16Mn+304 复合板，换热管更换为：304。(2)加强工艺过程操作

①在该再沸器使用之前制定再沸器的投用方案，严格细化再沸器投用的每一步骤，并要求岗位操作人员严格执行。

②在进行生产负荷调整时，操作人员务必缓慢操作，暖管务必慢且彻底，防止暖管过快或不彻底造成换热器换热管和管板受热不均，造成焊缝应力过大。

③在再沸器运行期间避免出现快增减换热器的蒸汽量，避免出现换热器内压力波动，对换热器产生影响。

④在精馏塔再沸器运行期间，加强精馏塔塔底液位的控制，维持精馏单元的运行稳定，根据精馏单元工况变化及时调整液位至正常值，以减少其波动。

(3)强化设备检修质量管控。 在管束生产或检修焊接时，加强对焊接工人的管理，严格焊接操作纪律，保证焊接质量，应采取对称施焊，以降低热应力。

(4)设备专用。由于之前该换热器被用来回收凝液提供热量，建议将换热器专门用来为生产精甲醇提供热量，不生产精甲醇时，就务必将该换热器切出并加盲板隔离，利用工厂风吹干，并通氮气微正压保护。

6.结语

综上所述，双塔精馏主塔再沸器的泄露原因是多种多样的，由于不同因素的影响，在解决具体问题的时候一定要采取合适的措施，唯有这样才能从根本上解决泄露问题。

[1]陈晶，王建波.再沸器泄漏原因分析及改进措施[J].化学工程与装备，2014，02：151-153.

[2]杨卓，刘文权.丁二烯装置萃取精馏塔再沸器技术改造[J].石油化工应用，2010，05：94-95+100.