低温甲醇洗系统贫富甲醇换热器泄漏原因分析及处理

臧笑臣 杨娟

摘 要：本文对低温甲醇洗系统贫富甲醇换热器泄漏情况进行阐述，对低温甲醇洗系统贫富甲醇换热器泄漏初始阶段指标发生异常以及导致泄漏的原因进行分析，得出结论导致泄漏的主要原因为其他物质对设备形成腐蚀和冲刷，基于低温甲醇洗系统贫富甲醇换热器泄漏的实际情况，提出具有针对性的几项处理方法。希望可以为相关行业工作者提供参考。

关键词：低温甲醇洗;贫富甲醇换热器;泄漏;腐蚀

低温甲醇洗系统贫富甲醇换热器的主要作用为甲醇富液和贫液之间的换热，如果发生泄漏或者指标异常等情况，将对低温甲醇洗系统的整体运行质量及效果产生较大影响，不利于实现对指标的合理控制。本文所介绍低温甲醇洗工艺运行时间较久，运行3年后进行维修发现部分管束出现泄漏现象，多发生于第二组E换热器，运行4年后泄漏扩大，之后对全部换热器进行更新，目前运转处于正常状态，未出现异常。低温甲醇洗系统贫富甲醇换热器的检修工作具有一定的复杂性，如果泄漏面积较大将需要进行更换，但是选购周期较长，并且低温甲醇洗均使用单系統配置，对企业的生产发展造成严重影响。基于此，本文对低温甲醇洗系统贫富甲醇换热器泄漏原因进行分析，并根据不同原因提出几种不同的解决方法。

1 贫富甲醇换热器泄漏初期表现

1.1 贫液泵电流上涨，贫液出口流量下降

通过热再生塔加热再生形成的甲醇贫液通过贫液泵升压到5.0MPa，经过贫富甲醇换热器换热器进行换热降温，以用作二氧化碳吸收塔的洗涤溶液。由于贫富甲醇换热器发生泄漏，导致贫液泄漏到甲醇富液中，致使贫液泵电流上升，出口流量呈持续下滑的趋势。

贫液泵电流从40A升高到55A，不过出换热器贫液流量却呈下降趋势，从400m3/h下降至300m3/h，无法满足甲醇贫液的洗涤要求，知识系统出现减负荷现象。贫液泵电流增加，表明其有效功率提升，通过相关公式P=pgHQ可知，基于其他条件保持不变，泵具体流量Q应随之增加，但是贫富甲醇换热器的贫液流量却呈下降趋势，该结果也说明贫富甲醇换热器发生泄漏。

1.2 甲醇贫液温度提高

低温甲醇洗甲醇循环处于正常运转状态，为了确保每一塔液位置的稳定，应保证热再生塔进出物料的一致性。如果贫富甲醇换热器出现泄漏，那么则会直接导致贫液泄漏到富液，再重流至热再生塔。基于热量公式Q=Cm（t1-t2）可知，如果换热量保持不变，则热甲醇质量提高，温度差降低，最终体现在贫富甲醇换热器莞城出口甲醇贫液温度提高。

1.3 甲醇贫液质量下降

贫富甲醇换热器发生泄漏的过程中，会导致硫甲醇富液进入到甲醇品也中，对贫液造成严重污染，进而导致甲醇贫液的质量不佳，如果这时去对吸收塔对变换气进行洗涤，则可能导致净化气总硫指标超出实际标准。第一，因为甲醇富液进入到甲醇贫液中，将部分硫化氢溶解，并且吸收塔塔顶净化器中硫化氢气相分压较低，不能产生吸收的动力;第二，在富液中溶解的硫化铵泄漏到品也中，于吸收塔塔顶分解产生硫化氢与氨气，也会导致其整体硫含量超出实际标准。

2 贫富甲醇换热器泄漏原因分析

2.1 系统中的水加速硫化氢腐蚀

通常情况下，需要将低温甲醇洗甲醇中的水分维持在1%以下，但是硫化氢在水中具有较高的溶解度，并且水具有一定的弱酸性，虽然甲醇中水含量得到了合理控制，但是在一定温度及压力的作用下，甲醇中的硫化氢也会同铁及铁的氧化物产生电化学腐蚀。

获得电子后，氢离子变成氢原子，氢原子间具有一定的亲和力，容易产生氢分子排除。不过，介质中的硫化物、氰化物降低了亲和力，对氢分子的产生有抑制作用，这也导致氢原子能够深入到钢的内部并进入晶格，进而致使材料脆化。湿硫化氢除了能够导致设备腐蚀外，还能够导致腐蚀开裂[1]。除此之外，贴的硫化物附着于换热器表面，生成沉淀物，使换热器工作效率大幅降低。

2.2 一氧化碳及羰基化合物对设备的腐蚀

少量的一氧化碳及羰基化合物存在于循环甲醇中，羰基化合物的主要成分为羰基铁。处于具有硫化氢的酸性环境下，形成羰基铁的过程中，还会形成具有硫成分的羰基铁。主要形成原因为在循环甲醇中溶解的一氧化碳及硫化氢通过换热器的过程中，受到温度及压力变化的影响，在高压低温条件下，一氧化碳和铁作用产生亚铁离子，对设备形成腐蚀。也就是说硫化氢的酸性条件一方面加快了一氧化碳和铁发生作用，一方面硫化氢也会参与到作用中，形成硫羰基铁。在这一环境中，流体的流向持续发生变化，反复冲刷，导致磨损和腐蚀严重，提高了贫富甲醇换热器发生泄漏的几率。

2.3 系统中酸性腐蚀

在最初设计环节，为了有效节省成本，多选择普通碳钢和低温钢材质作为贫富甲醇换热器的材质，具有硫化氢和氰酸等其他的富甲醇通过加热再生后，导致酸性气体同甲醇中的水产生弱酸，并且爱金属表面不断形成化学反应，进而致使酸性腐蚀。

2.4 甲醇溶液中杂质冲刷磨损

导致变化器粉尘含量超出实际标准的原因较多，主要为瓷球破损、变换气夹带煤粉等，在甲醇的洗涤清除后，固体小颗粒会持续在循环甲醇中下降，并集聚于系统中，进而导致冲刷磨损。除此之外，在检修过程中系统内进入空气，空气会与硫化亚铁发生氧化反应，本来牢固的硫化亚铁会变得十分松散，进而成为固体颗粒，导致冲刷磨损[2]。

3 贫富甲醇换热器泄漏的应对方法

3.1 管束泄漏量小于10%的应对方法

为了能够及时解决泄漏问题，促进生产，采用的最常规刚发为焊接锲形堵头，将泄漏列管两端封堵。也可以先对检测数据及泄漏主要原因进行分析，采取预防性堵管处理，该方法主要是对较易出现泄漏的列管进行堵管，其次也应该对壁厚减薄的列管进行堵管处理，操作十分简单，具有一定的可靠性，得到了各种类型列管换热器的广泛应用[3]。但是这一方法会在一定程度上降低换热的范围及换热质量，所以通常被应用于管束泄漏量低于10%的情况。

3.2 管束泄漏量高于10%的应对方法

在系统运行时，甲醇贫液泵电流呈上升趋势，并且贫液泵中发生气蚀问题，无法有效调控净化气指标，分析为贫富甲醇换热器发生泄漏所致，系统被迫暂时停止运行。通过详细的检查发现，其中一组换热器发生大面积泄漏，并且其泄漏量高于10%，无法进行有效地堵漏处理，但是更换新的换热器需要较长的选购制作时间，所以应将该组换热器封头进行拆卸处理，之后进行短接，同时选购其他换热器。这样可以确保甲醇洗系统正常运行，实现对各项指标的有效控制。

3.3 对换热管材质进行更换，以防发生泄漏

目前常用的贫富甲醇换热器的换热管材质为10#钢，在使用环节出现腐蚀的现象较为普遍。所以应对贫富甲醇换热器的换热管进行更换，目前同碳钢、低温钢进行对比，06Cr19Ni10钢的抗腐蚀性更好，并且耗费成本较低，最终选择该材质的换热管。首先需要拆除换热器的封头，将碳钢管束抽出，放入06Cr19Ni10钢，将封头安装好便完成更换。大大减少了腐蚀的风险[4]。

4 结语

本文对低温甲醇洗系统贫富甲醇换热器的泄漏现象、表现、原因及处理方法进行了详细的分析。如果管束泄漏量小于10%，则可以采用常规的封堵处理方法;如果管束的泄漏量大于10%，那么则需要取出封头内部隔板，短接进出口。其次，可以更换贫富甲醇换热器的材质，304不锈钢效果较好，能够长期使用，为系统的正常运行提供保障。

参考文献：

[1]刘运潭.列管式换热器制作质量控制思路及实施要点解析[J].化工管理，2015，（26）：63.

[2]摆小明.列管式换热器泄漏的原因及处理对策[J].现代制造技术与装备，2017，（11）：118-119.

[3]郭旭.低温甲醇洗装置绕管换热器结垢分析及改造[J].河南化工，2019，36（10）：39-41.

[4]张毅，张学松.低温甲醇洗缠绕管式换热器的优化设计及应用[J].建筑工程技术与设计，2018，（15）：4763.

作者简介：

臧笑臣（1984- ），男，山东青岛人，工程师，主要从事化工生产设备管理工作。