急冷器失效原因分析及对策

作者简介 ：张劲松 （ ９ ０ １ ６ 一），男，高级工程师 ，现任中昊
晨光化 工研 究 院设计 所所 长 ，主要 从事 有机 氟化 工设备 开发 设 计工作 。
工 作 介 质 腐 蚀 裕 度 换热面积 ｍ
流 速 ｍ ｓ ／
软水 饱 和 水 蒸 汽 裂解 气 ，Ｈ ，Ｈ １ ２ Ｆ Ｃ ，Ｈ０ ｌ ５ ５
定温 度 ， 以降 低 后续 处理 设 备 的要 求 ，达 到 降 低 后 处 理 设 备 成 本 和操 作 难 度 的要 求 。急 冷 器 的 稳 定 运 行 在 工 艺 生产 中起 到 相 当重 要 的 作 用 ， 一 旦 失效 会严 重影 响生产 ，甚 至装 置停 车 。
一
２泄 漏 情 况
第４ 期
． ７一 ６
急冷器 失效原 因分析及对 策
张 劲 松 ， 周 朝 刚
（ 中吴晨光化工研究院 ， 四川 自贡 ６ ３ ０１ ４２ ）
［ 要］对急冷 器蛇管失效的原 因进行 了分析 ，采取 了相应措施给予解决 ，保证 了装置的正常运行。 摘
［ 关键词］急冷器；蛇管；失效；泄漏；对策
一
图 １ 急 冷 器 结 构 简 图
急冷器 设备 参数 见下表 ：
壳 程 管 程
图２
图３
工作压力
设计压力
设计温度
Ｍａ Ｐ
Ｍａ Ｐ
℃
Ｏ ４ ．５
０６ ．
１０ ８
０２ ．
冷 器 的 作用 是 将 裂 解 物 料 从 高温 迅 速 冷 却到２ ０ ｏ ℃左 右 ，在 靠近 进 料段 物料 温 度很 高 ， 约４ ０ ５ ０Ｃ，０ ｒ ８ ９ 料 的硬度 和 耐 磨 性 都 ０～０￣ Ｃ ｌ Ｎｉ材
措施 。
１ 备 介 绍 设
急冷 器 壳 程 为 直 径 ｌ ０ 的 圆筒 体 ， 内装温 ４０ 度 为 １ ０ ｌ ０Ｃ的饱和 水 ，利 用饱 和 水 的汽化 潜 热 ５～ ８ ￣ 来 吸收 蛇 管 中 物 料放 出 的热 量 ， 以达 到 冷 却 物 料 的 目的 。 内部 为 蛇 管 结构 ， 反应 器 出来 的 物 料 分 别 进 入 两 组 蛇 管 ，物 料 在 蛇 管 中冷 却 后 ，再 汇 入 根管 子引 出急冷 器 。结构 见 图１ 。
裂解 装 置 是有 机 化 工 行 业 的核 心 设 备 ，它 将 长 链 的有 机 物 分 解 为 小分 子 物 质 ，通 过 精 馏 ，去 掉 杂 质 ，提 供 给 工 业 生产 或 生活 使 用 。急 冷 器 是 裂 解 装 置 中重 要 的 设 备 ，其 作 用 是 使 炉 管 或 者 高
检 查 发 现 ， 泄 漏 点 有 两 处 。 第 一 处 在 物 料 进 口分 岔 处 ，材料 为０ ｌＮｉ ，三通 上 有 一道 长 Ｃｒ ８ ９ 开 口 ，约 长 １ ～ ０ ０ ２ ｍｍ， 宽 ３ ５ ～ ｍｍ ，开 口 附近 壁 厚 如 纸 一 般 薄 ， 附近 还 有 大 量 明显 的 点蚀 凹 坑 （ 图２ ，通 常 设 备 投 用 六 个 月 左 右 就 出现 泄 见 ） 漏 。另 一处 泄 漏 位 置 在 靠近 物 料 进 口段 ，发 生腐 蚀 部 分 蛇 管 材 料 为 ２ ｇ 泄漏 部 位 出现 几 条 长 达 ０， ４ ０ ６ ０ ｍ，宽 １ｍｍ的 开 口，开 口附近 非 常薄 ， ０～ ０ｒ ａ ０ 其 位 置不 在 蛇 管 中气 体冲 击面 ，而 在 蛇 管 内侧 内 壁 （ ）。这 种情 况 在近 期 几个 月频 繁 出现 ，一 图３ 台 新 设 备 大 约 只 能 用 １ ２ 月 ，最 短 的只 用 了几 ～个 天 ，严重 影 响 正 常 生 产 ， 损 失很 大 ，并 且 存在 着 安 全 隐 患 。 因此 急 需 找 出 其腐 蚀 原 因 ，采 取相 应
温 裂 解 反 应 器 中 反 应 的物 料 在 设 备 中快 速 冷 却 到
筒 体 材 质 为 １ Ｍｎ ６ Ｒ，规 格 为 ｌ １ Ｘ ８ 高 ４ ６ ， ７ ０ ｍｍ；蛇 管 分 为两 段 ，物 料 接触 的第 一 段 由于 １０ 温度 较高 ，材 料选 用０ ｒ８ ９ Ｃ ｌＮｉ，长度 约 １ｍ，第 二 ０ 段材 料选 用２ ｇ ０ ，规 格为 ８ ×５ ９ 无缝 钢管 。
２ ５
ｌ
６一 ■ 腐蚀 防腐 ８
一
张 松 急 器 效 分 及 策 劲 等 冷 失 原因 析 对
２油 化 设 石 与 工 备 ０
１ 年第 １ 卷 ０ ３
大 大降低 ，三通 的迎 风面在 高温 、高流速 物 料 的冲 刷作 用下 ，逐渐 变薄最 后被 冲刷 穿孔 ，这 是三通 出 现 开 口的一个原 因 。在 三通 处 ，接 管 由两根 合为一 根 ，有 一个 尖角 ，结构 存在 突变 ，不连 续 ，引起局 部过大 应力 ，是 形成三 通 出现 开 口的又 一个 原因 。 虽然 曾先 后将 材料 换 为 耐高 温 性 能较好 的Ｇ ０ Ｈ３ 、 ０Ｃ ２ Ｎｉ 等材料 ，但 效果始终不 理想 。 ０ ｒ５ ２ ０ 蛇 管 中间靠 近 进 料 口段 出现 裂 口，从 材 料 分 析 ，蛇 管 材 料 在 投 入 制 造 前进 行 过 严 格 复验 ，质 量 可 以得 到保 证 ，不 存 在 材 料质 量 问题 ；从 实 物 裂 口位 置 上 看 ，不 在 焊 接 接 头位 置 ，不 存 在 焊 缝 质量 问题 ；又 不 在 高 温 高速 流 体 迎 风 面 ，物 料 对 蛇 管该 位 置 的冲 刷 极 微 ；从 以往 使 用 的情 况 看 ， 通 常 失效 都 在 离 高温 进 口较 近 冲 刷 严 重 的三 通 处 或 在 蛇 管 流 体 迎 风 面 受 冲 刷 而 破 裂 开 口 。而 在 蛇 管 中 间 靠 近 进 料 口处 位 置 开 裂 ， 很 可 能 是 发 生 了严 重 的化 学腐 蚀 。裂 解 产 物 中有ＨＦ 、ＨＣ 、 Ｉ Ｈ Ｏ等 组 分 ，正 常 工 作 时 由于 温 度 较 高这 些物 料 呈过 热 状 态 ，对 设 备 腐 蚀较 小 ，只 在 蛇 管 流 体 迎 风 面 存 在 冲 刷 腐蚀 。 当温 度 低 于 露 点温 度 时 ，这 些 过 热 状 态 的 气 体 就 会 冷 凝 成 液 体 ，组 分 ＨＦ 、 ＨＣ 在 水 滴 中 电离 成Ｆ 、 Ｃ 一 子 ，Ｆ 、 Ｃ 一 子 在 １ ｌ 离 一 ｌ 离 ４ ０ ５ ０ 的 高温 下 对 金 属 材 料 的腐 蚀 速 度 是 相 ０～ ０ ℃ 当快 的 。经 调 用ＤＣ 系统 的记 录 发 现 ，在 近 几 个 Ｓ 月 内 ， 由于 天 然气 供 应 紧张 ，锅 炉 房 出来 的 蒸 汽 达 不 到 设 计温 度 ，虽 然 又 经 过 热 蒸 汽 炉 加 热 ，但 过 热 蒸 汽 炉 加 热 能 力 有 限 ， 无 法 提 供 更 多 的 热 量 ，温 度 仍 达 不 到 设计 温 度 ，在 急 冷 器 内迅速 冷 却 ，过 热 蒸 汽温 度 降 到露 点 以下 ，小 液 滴顺 着 管 子 往 下 流 ，无法 沿 着 迎 风 面 流 下 来 ，只 能沿 蛇 管 内侧 往 下 流 ，在 蛇 管 靠 近 进 料 段 温 度较 高 ，在 这 种 高温 工 况下 ，Ｆ 、ｃ 一 子会 迅 速 的将 蛇 管壁 金 一 ｌ 离 属 腐蚀 穿孔 。