尿素汽提塔上封头泄漏原因及解决办法

尿素汽提塔上封头泄漏原因及解决办法

张小雄,杨军辉

张小雄,杨军辉,

陕西陕化煤化工集团有限公司渭南714100

摘要：本文对汽提塔封头密封面泄漏原因进行分析并给出解决方法和处理效果。

关键词：汽提塔，封头泄漏，透镜垫

我公司新尿素系统装置采用意大利SNAM氨汽提工艺，汽提塔于运行1年半后打开封头检查，发现密封面上有一个直径4mm，高1mm的突起，密封垫对应的位置有一个下陷的小坑。在检查完内件后，按原来的位置安装密封垫，封头未泄漏。后来系统大检修，打开封头，发现顺着该突起有一条径向的腐蚀痕迹。在对密封面进行研磨后，安装封头，系统投运后发生泄漏。在此后的几次检修中密封面上的腐蚀痕迹越来越多，是什么原因造成的？怎么解决？本文就此进行探讨。

一、汽提塔工作的工艺流程

汽提塔为立式降膜式换热器，由尿素合成塔排除的物料从汽提塔上封头进入，经分布器由管嘴上均匀分布的3个直径3mm的小孔切向进入换热管，物料顺管壁形成一层液膜，靠重力向下流动汽提气以一定的速度逆流而上，与管壁上的液膜接触反应，使尿液中的甲铵进一步分解。操作温度：塔底小于210℃，塔顶为190℃，操作压力14.5MPa。

二、泄漏原因分析

1、材料

封头衬里材料为25Cr22Ni2Mo，具有很强的耐甲铵腐蚀的能力，是尿素生产中较成熟的材料；密封垫为更耐腐蚀的钛合金SB381Cr1。

国外提供的材质分析报告，耐蚀性能报告齐全。材料本身应该没有问题。另外，从开始使用的一年中并未发现腐蚀迹象，塔内壁也未发现腐蚀痕迹，说明材料没有问题。

2、工艺指标

工艺指标控制的好坏对材料的耐腐蚀性能影响很大。如硫化氢含量超标，就会破坏衬里表面的钝化膜，使母材失去钝化膜的保护而产生活化腐蚀。操作温度对衬里的耐腐蚀性能尤为突出，因为各种耐腐蚀材料对温度都及其敏感，都有一个温度极限，超过该温度，耐腐蚀性能就会急剧下降。衬里25Cr22Ni2Mo的温度极限为210℃，密封垫的温度极限更高一些。经查阅开车以来的工艺参数，各种工艺指标均在控制范围内，因此，可排除工艺操作方面造成的腐蚀。

3、密封面结构及材料选配

该密封面结构形式是透镜垫式，透镜垫尺寸为680*600*50mm，透镜垫密封面为SR950球面形式，塔内密封面是与端面成20°的锥面，透镜垫与密封面间的配合是线密封。观察塔口密封面的腐蚀状况，形成象蚯蚓，表面凸凹不平，已无金属光泽，由此判断，发生缝隙腐蚀的可能性较大。

缝隙腐蚀是在电解液中，金属与金属表面之间构成狭窄的缝隙，缝隙中电解液的移动因受到阻滞而形成浓差电池，从而产生局部腐蚀。发生缝隙腐蚀的前提是在电解液中，但汽提塔上部温度高达190℃，塔口出又是气相组分，在正常情况下发生缝隙腐蚀的可能性较大。但应当注意的是，在第一次打开上封头时发现的密封面上的缺陷，会使该部位的情况有所变化。汽提塔塔口处的气相组分里夹杂着溶液的细小微粒，在进入塔口密封面上的缺陷是就会凝结成较大的颗粒，进而形成溶液。溶液受到阻滞，滞留在那个缺陷的缝隙中。而衬里和透镜垫的材质不同，两者电极电位不同，存在电位差，具备了缝隙腐蚀的条件，从而形成了缝隙腐蚀。

当该处腐蚀出微小凹坑后，周围微小的液体颗粒仍会通过凹坑凝结成液态，并进一步产生腐蚀，如此不断地腐蚀延伸，从而形成腐蚀带，产生径向的腐蚀沟槽。

另外，就汽提塔的使用而言，由于塔底加入钝化空气，有氧气的保护，但少量的氧气通过列管进入上封头，氧的扩散在缝隙处的汽液交界面上产生强烈的水线腐蚀并形成活化、钝化电池腐蚀，从而使腐蚀进一步加剧。

三、泄漏的解决方法及处理效果

解决方法：首先，应避免并及时消除密封面的泄漏；其次，将透镜垫的材质改为与塔体衬里材质相同的材料，使两者电极电位相同，使之不具备产生电化学腐蚀的条件。为此，对密封面进行了光刀，研磨，透镜垫改为与塔体衬里材质相同的25Cr22Ni2Mo。

效果：

从修复使用后，效果良好，不仅有效的解决了密封面腐蚀问题，同时也实现了密封件的国产化，节约了可观的资金。

参考文献：

[1]李金桂，腐蚀控制设计手册，化学工业出版社，2006