化工冷凝器防冲蚀破坏装置应用浅析

刘光新 刘新

摘要：冷凝器上部管板，增加可拆卸式缓冲液体冲蚀的消耗性保护装置。消除夹带液滴的工艺气源对镍基合金高价值列管冷凝器的冲蚀损伤，延长换热器使用寿命。

关键词：冷凝器管板冲蚀;冲蚀破坏装置;

引言：TDI生产精制系统某气相冷凝器，是以循环热水为冷却介质，用于冷凝含有HCL组分气相介质。此类禁水工艺的化工生产装置用气体冷凝器，设计为立式双管板填料函式列管换热器的结构。换热管采用镍基合金，造价昂贵。该设备气相介质自闪蒸槽罐，受介质物性和工艺特性限制，含有少量液体雾滴随工艺气流直接进入冷凝器。其气体介质流速可达每秒数十米，被夹带的雾状液体直接作用于对冷凝器工艺介质入口侧管板（上部）及换热管，液滴流速远远超过镍基合金所能承受的液体流速，对换热管和管板造成严重冲蚀损伤，大大缩短了冷凝器的使用寿命。

1冷凝器管板冲蚀的原因分析

1.1冷凝器工况描述

分离塔闪蒸出的气相介质，进入该冷凝器。冷凝的液体进入下一工序。气相介质温度160℃、压力3.4kpa。进入冷凝器换热管内气相介质流速为37.92m/s。

1.2 腐蚀的原因

通过对运行12个月后的冷凝器介质入口侧板进行拆检 ，发现其腐蚀严重，如图一所示。冷凝器工艺侧进气介质源自分离塔，该塔为闪蒸工艺，其闪蒸出的气相介质由约10m（DN900）长的管道直接进入冷凝器，受工艺介质物性限制，中间无任何气液分离装置。因此实际进入冷凝器的气相介质中含有一定量的液相组分呈微小液滴状态，另外，气相管道的热损造成部分高温饱和蒸汽冷凝回液相，在气流作用下从管道底部被吹入冷凝器。在高速气流的作用下这两部分液相介质直接对换热器进口侧（上管板）造成严重的冲蚀。

2.冷凝器防冲蚀破坏的改造措施

2.1增加保护装置

受工艺介质物性限制，从工艺角度没有优化措施，因此只能从设备结构和材质角度进行攻关改造。冷凝器上部管板，增加可拆卸式缓冲液体冲蚀的消耗性保护装置。消除夾带液滴的工艺气源对镍基合金高价值列管冷凝器的冲蚀损伤，延长换热器使用寿命。该防冲蚀破坏装置，采用普通材质，根据消耗情况进行更换，降低成本。按照与冷凝器管板相同布管，制作一件由2块20mm厚的管板和300mm长度的304材质列管组成的防冲板组件。采用螺栓连接的方式，安装固定在在立式双管板列管冷凝器上管板处。如上所述，被高流速气相介质夹带液相组分，首先进入防冲板组件，起到均布和缓冲作用，消除了其对冷凝器上管板和列管的冲蚀问题。

2.2防冲板保护装置结构原理

防冲板组件，采用16根M20×40mm的螺栓，安装固定在在立式双管板列管冷凝器上管板处。可拆卸防冲板组件由件号12-12、12-13、12-14组成。件号12-12、12-14为304材质薄管板，其布管及开孔尺寸与换热器管板相同。件号12-13为防冲列管，材质304，长度300mm。件号12-12、12-14薄管板与件号12-13列管，采用焊接方式连接。组装后应保证防冲板组件与冷凝器管板平行度偏差≤0.4mm，防冲列管与换热管垂直度偏差≤0.4mm、同心度偏差≤0.2mm。本案例防冲板设计高度，是根据冷凝器换热管实际损伤深度增加一定裕量设计确定，属实验性设计。可拆卸防冲板组件由件号12-12、12-13、12-14组成。如图二所示。

3.添加保护装置的冷凝器

冷凝器连续运行17个月后的拆检管板情况，如图三所示。

4.结语

通过对冷凝器冲蚀破坏的原因进行分析，对冷凝器增加了保护装置，经实践，对连续运行17个月后的冷凝器进行拆检，发现换热管内壁无任何损伤，改造效果明显。消除了同工况运行17个月原材质结构冷凝器的上管板冲蚀问题。

参考文献

[1] 褚武扬. 断裂与环境断裂[M].北京：科学出版社， 2000.

[2] 中国腐蚀与防护学会. 腐蚀科学与防腐蚀工程技术新进展[M].北京：化学工业出版社， 1999.