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2#主甲醇换热器的腐蚀与防护措施

文档作者：何银宝张颖汪锰郝东升何润霞文档来源：内蒙古工业大学化工学院内蒙古天野化工集团有限责任公司，		点击数：	更新时间： 2021年10月14日
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2004钲
大氮肥
IJa学Scale Nitrogenous Fertilizer Industry 第27卷第1期
2#主甲醇换热器的腐蚀与防护措施
张颖汪锰郝东升何润霞
(内蒙古工业大学化工学院，内蒙古呼和浩特，ol0062)
内蒙古化肥厂低温甲醇洗装置自1997年4
月开车，半年后发现20主甲醇换热器及其管线严
重腐蚀，多次发现泄漏，频繁停车检修处理，严重
影响生产的正常进行，造成很大的经济损失。通
过分析泄漏情况找到了腐蚀原因，从而采取相应
的防护措施，至今生产运行状况良好。
1腐蚀状况及原因
1．1腐蚀状况
2。主甲醇换热器的管束原设计材料为碳钢，
投产半年以后发现其列管底端、管板及封头处因
腐蚀严重，出现泄漏难以修复，停车将换热器中的
管束全部更换，同时将换热管材质升级为
1Crl8Ni9Ti。但仍有腐蚀发生，后改为渗铝钢制作
换热器列管，防腐效果很好。
2”主甲醇换热器及其所属管线严重腐蚀，使
换热管及其所属管线减薄甚至穿孔，造成甲醇泄
漏。宏观观察碳钢换热器列管的腐蚀可以发现：
腐蚀主要发生在列管钢管的u形段内部、固定列
管的管板及换热器的封头等部位，表面附着一层
红褐色铁锈，呈局部腐蚀状态，并且有许多麻点和
坑孔，因腐蚀致穿的孑L洞多呈圆形，在点蚀孔周围
及底部没有穿晶及晶间裂纹。
1．2腐蚀原因
根据腐蚀状况的分析，24主甲醇换热器的腐
蚀除介质引起的局部腐蚀外，物料的冲刷和磨损
也会造成腐蚀。
1)介质的化学腐蚀。甲醇洗装置中6台24
主甲醇换热器结构相同，均为固定管板式u形管
换热器，列管规格为巾19 film X2mm，管程介质为洗
涤完原料气的富硫化氢甲醇液，出口温度96℃，
入口温度一24℃，壳程介质为硫化氢再生后的贫
甲醇，出VI温度一12℃，人口温度92℃。由于管
程出入口温差较大，腐蚀严重，物料大量泄漏。这
何银宝
(内蒙古天野化工集团有限责任公司，内蒙古呼和浩特，010070)
说明腐蚀程度与介质的性质及温度有关。
2’主甲醇换热器管程中的甲醇含有大量的
H2S，而H2S可直接与铁或铁的氧化物作用生成硫
酸盐，对设备造成腐蚀。在实际生产中，由于甲醇
系统中含有大量水分，硫化氢在一定温度条件下
会溶解于水形成氢硫酸，氢硫酸与金属铁反应生
成硫化亚铁，对设备也会造成腐蚀。介质对换热
器的列管及与其相连的管道腐蚀后，从表面看金
属的外形尺寸几乎不变，但金属的强度和延伸性
降低，弹性范围也降低。
富含H2s的甲醇在硫化氢吸收塔中闪蒸出
CO后，原料气中的羰基化合物及少量CO溶解于
甲醇，与金属设备接触时能生成硫化铁，并附着在
金属壁上。为了保证正常传热，在硫化氢闪蒸塔
甲醇泵的出口处配人了一股原料气，流量为
200m3／h，这样就导致24主甲醇换热器中的甲醇
含有较高的CO，CO与金属铁发生化学反应，生成
羰基铁，硫化氢的存在又促进了CO与金属铁的
反应，加速羰基铁对设备的腐蚀。
富含H2S的甲醇虽然经过硫化氢吸收塔，又
经过硫化氢闪蒸塔甲醇泵加压，但随着温度不断
升高，仍有硫化氢气体闪蒸出来，这样就形成溶
解、闪蒸、再溶解过程，造成设备表面不规则受力，
导致H2s对金属铁腐蚀加重。
2)冲刷腐蚀。富含H2s的甲醇在列管表面
流动，尤其是出现涡流或液体甲醇急剧改变流动
方向时，由于甲醇液体的机械冲刷对列管金属表
面保护膜的破坏作用，甲醇中的H2s就与列管金
属表面不断发生化学或电化学作用，产生冲刷腐
收稿日期：2003-07．15。
作者简介：张颖，男，1948年出生，副教授，1975年毕业于北
京化工学院基本有机化工专业，现在内蒙古工业大学工作，多年
来从事教学、设计与科研工作，主编出版教科书1部，发表教学和
科研论文多篇。联系电话：0471-6575690。
万方数据
第1期张颖等．2。主甲醇换热器的腐蚀与防护措施51
蚀。
冲刷腐蚀的特征是金属表面上常出现方向性
的凹槽、沟道、波纹和圆孑L等腐蚀外形。
3)磨损腐蚀。系列管金属表面同时产生磨
损和腐蚀的双重破坏形式。发生在液体甲醇改变
流动方向的部位，如列管的U形管、管线拐弯部
位。在这些部位处，液体甲醇的流动呈湍流状态，
汽液动量变化较大，因此对换热器的磨损冲蚀严
重，加快了换热器列管和管道的腐蚀。
2防护措施
1)加强生产管理，改变操作条件。为了防止
№s溶解于水形成氢硫酸，对24主甲醇换热器及
与其相连的管道造成严重腐蚀，首先采取了调整
甲醇水精馏塔的操作工况，严格控制冲、卸压速度
等措施，以降低甲醇中水分的含量。
2)选用耐蚀性能更好的材料。鉴于1Crl8Ni．
9Ti材质耐H2s腐蚀及应力腐蚀性较差，后考虑换
用其它耐蚀性能较好的材料，如碳钢渗铝材料。
碳钢渗铝材料即对碳钢表面进行合金化处理，在
碳钢表面上形成致密的铝一铁合金，渗层与基体
结合力很强，且不影响碳钢的传热性能。渗铝钢
具有较好的耐蚀性能，其对H2S、s02、s03、NH3、
C()2、海水等介质的耐蚀性是碳钢的4—40倍，而
抗高温氧化的能力超过1Crl8Ni9Ti。是我国目前
用来抗高温H2S腐蚀的较好材料。
增加管壁厚度，选用厚壁管制作换热器列管，
这样可使管壁厚度增加l～3．5mm，选用弯头、弯
管时使弯头、弯管外圆壁厚增大l一2mm，以增加
管线的曲率半径，减少湍流形成。这样就可减少
液体甲醇对设备和管道造成冲刷和磨损腐蚀，延
长其使用寿命，保证生产正常进行。
3)严格操作。合成氨生产工艺流程长，化工
单元多，一旦误操作就将给设备和管道带来不良
的影响。严格操作对改善设备腐蚀是非常严重
的。
4)加强设备腐蚀调查和易腐蚀部位监测。
腐蚀检测与规范化处理，引进和开发一系列成熟
的在线检测方法并推行微机规范化管理。
3结语
28主甲醇换热器的腐蚀是甲醇洗装置中普
遍存在的问题，主要原因是甲醇中H2s的腐蚀、物
料的冲刷腐蚀和磨损腐蚀。因此，对24主甲醇换
热器的腐蚀控制是一个系统工程，涉及到换热器
的设计、制造、工艺操作等许多方面。所以，在生
产实践中，必须采取综合治理的防护措施，全面控
制各种腐蚀环境的形成，可以有效地提高换热器
的使用寿命，保证整个甲醇洗装置安全平稳的运
行。
南化氮肥厂8种主要产品提前完成年度计划
南化公司氮肥厂合成氨、浓硝酸、稀硝酸、硝酸铵、精甲醇等8种主要产品提前完成年度生产计划，
其中合成氨完成160923t，超计划936t，提前22d实现年初目标；浓硝酸实际完成71767t，超产767t，提前
24d实现年初目标；稀硝酸实际完成390326t，超产326t，提前21 d实现年初目标；硝铵实际完成
107319t，超产2319t，提前29d实现年初目标；精甲醇、甲醛、硝钠、亚钠已分别提前2至3个月完成年度
计划。除硝酸铵和合成氨外，其他6种产品已创造了历史最高年产纪录。
2003年，对南化氮肥厂来说，是艰苦卓绝、顽强拼搏的一年，是深化改革、强化管理、全面提升的起
步年。面对新形势，该厂将“创新管理、精细管理、自主管理”作为企业发展的重要措施。关键装置BDC
压缩机六段缸体出现裂纹，平均日减产合成氨100t，面对如此严峻的形势，动脑筋，想办法，力争早日修
复。从3月4日停车至4月23日抢修完成历时51 d，比以往抢修提前20d，创造了检修史上的奇迹。
造气车间是生产的“龙头”，在原料品种较杂的情况下，进一步抓好煤籽和小煤球的掺烧工作，同时
大力进行科技攻关，先后对鼓风机叶轮、炉条、上下吹阀门、振动筛等进行了改造，并于10月24日完成
了所有13台煤气炉自动化控制，为全年生产任务的完成奠定了基础。净化车间加强对脱硫系统的科技
攻关，使进入合成铜液塔的半水煤气的含硫率大大降低。
南化氮肥厂郏锡兴

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