PTA氧化干燥機(jī)M302出料箱漏水原因分析及檢修

譚 帥，武春陽，侯洪波

(中國石油化工股份有限公司洛陽分公司，河南洛陽 471012)

PTA氧化干燥機(jī)M302出料箱漏水原因分析及檢修

譚 帥，武春陽，侯洪波

(中國石油化工股份有限公司洛陽分公司，河南洛陽 471012)

對洛陽石化精對苯二甲酸(簡稱PTA)裝置氧化單元干燥機(jī)M302出料箱漏水原因進(jìn)行全面分析探討，并采取相應(yīng)措施檢修，試運(yùn)轉(zhuǎn)效果良好。

PTA;干燥機(jī);出料箱;漏水

中石化洛陽分公司精對苯二甲酸(PTA)裝置原設(shè)計產(chǎn)能為22.5萬t/a，2003年6月底，裝置進(jìn)行了擴(kuò)能改造，產(chǎn)能增加至32.5萬t/a。氧化干燥機(jī)是生產(chǎn)PTA半成品的重要設(shè)備，經(jīng)過氧化反應(yīng)的漿料，再通過過濾進(jìn)入干燥機(jī)進(jìn)行干燥，形成粉末狀的粗對苯二甲酸(CTA)，由旋轉(zhuǎn)閥及風(fēng)送系統(tǒng)輸送至半成品料倉。

1 結(jié)構(gòu)原理

PTA裝置中的干燥機(jī)為密閉型間接加熱式蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥機(jī)，干燥機(jī)筒體在托輪和滾圈的支撐下與水平面略呈2∶100的傾斜度，并以一定轉(zhuǎn)速向某固定方向旋轉(zhuǎn)。與常規(guī)回轉(zhuǎn)干燥機(jī)的區(qū)別在于，進(jìn)出料兩端裝有特殊的密封結(jié)構(gòu)，且筒內(nèi)設(shè)置了蒸汽加熱管，加熱管貫穿整個干燥機(jī)身，以同心圓方式排成若干圈，物料經(jīng)螺旋輸送機(jī)送至回轉(zhuǎn)圓筒，在圓筒中被蒸汽加熱管間接加熱，并在筒體的轉(zhuǎn)動下向前運(yùn)動，最后被出料抄板抄起，通過出料箱輸出。載氣從出料系統(tǒng)進(jìn)入，與物料形成逆流，目的是攜帶出干燥過程中產(chǎn)生的濕組分。蒸汽從旋轉(zhuǎn)接頭進(jìn)入蒸汽分配器，經(jīng)分配器分配給每根加熱管進(jìn)行換熱，換熱完畢后，凝液從旋轉(zhuǎn)接頭中心套管排出［1］。

2 主要問題

因長時期使用，導(dǎo)料管Ⅰ處(見圖1)產(chǎn)生疲勞裂紋，導(dǎo)致小部分蒸汽從此處泄漏，進(jìn)入出料箱。

圖1 干燥機(jī)出口端結(jié)構(gòu)示意

通過對現(xiàn)場實際情況的研究，可以看到Ⅰ處表面有大量的裂紋產(chǎn)生于外壁，并向內(nèi)擴(kuò)展。裂紋的形貌及擴(kuò)展路徑屬于典型的應(yīng)力腐蝕開裂。

3 原因分析

針對干燥機(jī)出料箱漏水情況進(jìn)行了認(rèn)真分析總結(jié)，認(rèn)為主要有以下幾方面原因:

3.1 結(jié)構(gòu)因素

除了受到介質(zhì)壓力作用之外，過程設(shè)備往往還承受通過接管或其他附件傳遞來的局部載荷，特別是在材料或結(jié)構(gòu)不連續(xù)處。由于這種結(jié)構(gòu)上的不連續(xù)，在連接處附近的局部區(qū)域就會出現(xiàn)衰減很快的應(yīng)力增大現(xiàn)象，從而影響設(shè)備的壽命。根據(jù)現(xiàn)場的實地觀察，大量裂紋都是產(chǎn)生于結(jié)構(gòu)過渡或突變的焊縫處，并由此而擴(kuò)展、惡化。

3.2 材料因素

從鋼種的組織來看，常規(guī)的Cr-Ni奧氏體不銹鋼較易發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂。316L不銹鋼為Cr-Ni奧氏體不銹鋼。該材料對應(yīng)力腐蝕破壞比較敏感，通常是以穿晶解理脆性斷裂形式出現(xiàn)［2］。316 L不銹鋼含Mn量≤2.0%，且S≤0.03%，在表面會容易形成MnS夾雜。由于干燥機(jī)是處于含溴醋酸環(huán)境中，溴離子是活潑的陰離子，能強(qiáng)烈吸附在鋼表面，侵蝕性很強(qiáng)，首先把鋼表面MnS夾雜蝕去，這樣沿晶界形成一個個蝕孔，蝕孔內(nèi)溴離子進(jìn)一步濃縮，點蝕向深處發(fā)展，從而對設(shè)備形成強(qiáng)烈的腐蝕［3］。

3.3 環(huán)境因素

PTA裝置擴(kuò)能后，干燥機(jī)內(nèi)的含溴醋酸中的溴離子濃度由最初的500×10-6～600×10-6增加至650×10-6～750×10-6［3］。高濃度的溴離子是304 L、316 L等低碳奧氏體不銹鋼產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕的主要原因，在很大程度上增大縫隙腐蝕的速率，對設(shè)備呈現(xiàn)更加強(qiáng)烈的腐蝕。

干燥機(jī)經(jīng)常有不同程度的結(jié)壁現(xiàn)象，為了清除結(jié)壁，通常需要停車堿洗。由于堿洗使用的NaOH溶液中總含有微量氯離子，干燥機(jī)的堿洗周期更是從先前的3～4個月一次變?yōu)?～3個月一次，極易對不銹鋼帶來點腐蝕和應(yīng)力腐蝕的隱患。

材料易發(fā)生應(yīng)力腐蝕的溫度是70～250℃，一般在50℃以下、300℃以上很少發(fā)生鹵離子的應(yīng)力腐蝕［2］。而M302出料環(huán)境溫度控制在125～150℃，正好處在易發(fā)生應(yīng)力腐蝕的溫度范圍內(nèi)。

3.1 應(yīng)力因素

由于設(shè)備及內(nèi)部物料的質(zhì)量加上筒體在不停地旋轉(zhuǎn)，加熱管承受著交變載荷，從而使得加熱管管壁不斷承受拉應(yīng)力和壓應(yīng)力，為應(yīng)力破壞提供了先天性的條件。而且，溫度的變化也會引起彈性熱應(yīng)力。M302內(nèi)通有1.0MPa、230～270℃的飽和蒸汽，會對加熱管管壁產(chǎn)生一定的拉應(yīng)力。

4 檢修方案

①從圖1所示a、b處切斷機(jī)身內(nèi)進(jìn)氣管彎頭三件(等離子切割)，以及載氣腔三件連接筋板(電焊條大電流熔融切割)。②抽取導(dǎo)料器至機(jī)身內(nèi)部固定，用角磨機(jī)將法蘭與筒節(jié)焊接處磨開(盡量不要選擇熱切割)，然后將支撐板和其他如圖2中表明的地方割斷，將導(dǎo)料管和中心管一起抽出。

圖2 切割位置情況示意圖

③將連接筋板以及凝液管切割處焊渣打磨光滑。④充分檢查(著色探傷)載氣腔外管壁裂紋，裂紋處進(jìn)行清根補(bǔ)焊，焊后將表面打磨光滑，并校正此管同心度(使用反變形焊接的方法進(jìn)行校正)。⑤如圖3所示，增加4～6條固定拉筋以保證同心度。

圖3 固定拉筋位置示意圖

⑥安裝新的導(dǎo)料管(圖1中1)，再安裝凝液管(圖1中12)，最后安裝新制作的中心管及螺旋葉片，在導(dǎo)料管兩段對接時，如圖4所示，a.焊接接管Ⅱ;b.中心管Ⅰ和中心管Ⅱ組對焊接;c.焊接盲板Ⅰ;d.導(dǎo)料管Ⅰ和導(dǎo)料管Ⅱ組對焊接并焊接盲板Ⅱ;⑦對所有對接接頭做100RT，Ⅱ級合格;所有角焊縫100%PT，Ⅰ級合格不得有裂紋和分層存在。⑧焊接機(jī)身內(nèi)部進(jìn)氣彎管。⑨恢復(fù)機(jī)身內(nèi)部導(dǎo)料器。⑩拆除圖2中所示的拉筋。?檢查中心管(圖1中9)以及導(dǎo)料頭部同心度，并做好記錄。?按照反向變形的原理焊接校正同心度。?恢復(fù)其他管線機(jī)部件安裝，試車。

圖4 焊接位置情況示意圖

在拆卸導(dǎo)料管過程中會損壞某些零部件，預(yù)先準(zhǔn)備的部件明細(xì)如表1所示:

表1 材料準(zhǔn)備清單

5 實施效果

①設(shè)備檢修完畢后，進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)試車，檢修單位配合，運(yùn)行無故障;②出料箱及根導(dǎo)料管連接的部件沒有水漏出;③設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)，無異常振動和雜音;④。

［1］ 劉 潔.PTA精制干燥機(jī)滾圈表面損壞原因分析及對策［J］.合成技術(shù)及應(yīng)用，2010，25(2):56-60.

［2］ 蔣維宏，程文軍.PTA精制干燥機(jī)加熱管破裂失效分析［J］.化工機(jī)械，2012，39(5):650-652.

［3］ 任中亮.干燥機(jī)BM302殼體腐蝕原因分析及對策［J］.河南化工，2013，30( 7) : 51 - 52.

TQ050.7

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1003-3467(2014)12-0045-03

2014-09-25

譚 帥(1990-)，男，助理工程師，從事設(shè)備管理工作，電話:13525958656。