汽提塔分布管的修复与应用

翟建伟，刘 平

（海洋石油富岛股份有限公司，海南东方 572600）

1 概述

富岛公司2700t/d 尿素装置二氧化碳汽提塔采用降膜式列管换热器，合成塔出液与二氧化碳在管内逆向流动，管外蒸汽加热提供热量。合成液中未转化成尿素的氨基甲酸铵大部分在此分解，溶解于反应液中的氨与二氧化碳被汽提出来。汽提塔液体分布器是由固定管板、分布管和定距螺杆组成，布管共有3783 根。使用16a 后出液小孔平均直径达到Φ2.7±0.1mm，设计每根分布管的三个出液小孔直径Φ2.4±0.05mm，合成塔出液在汽提塔分布器形成一定液位，通过三个小孔流入汽提管中，呈液膜状沿管内壁向下流动，孔径大小影响液膜厚度和汽提效率。

2 出液小孔直径增大对汽提塔的影响

2.1 高压系统最低运行负荷提高

正常生产中，汽提塔分布器的液位在300～400mm 高度，分布管的3个小孔与管板之间高度大约为25mm；小孔增大后，部分管束有可能没有液膜下降，氧气不能溶解在液相中，在管壁上形成钝化膜，引起列管腐蚀。随着孔径增加，高压系统最低运行负荷相应需要提高。

2.2 汽提塔出液温度升高

尿素溶液在汽提管内被二氧化碳逆流汽提，相对较冷的二氧化碳引入汽提管内，冷却沿着管束壁上落下的液体，当小孔直径增加，单位时间内进入汽提管内液相增加，液气比降低，二氧化碳冷却降温效果下降，甲铵分解效率下降，吸收热量降低，在汽提管外加热蒸汽作用下，汽提塔出液温度升高。

2.3 汽提效率降低

汽提塔中二氧化碳降低了氨的分压，氨从液相中蒸发出来。由于尿素的生产反应不能完全进行，在汽提塔中氨和二氧化碳浓度由汽提塔的长度所限制，控制适当的液气比是提高汽提效率的有效手段。孔径增大进入汽提管内液相增加，汽液比偏离正常值4.0，氨分压上涨，甲铵分解率下降，出液尿素溶液浓度含量下降。

2.4 部分列管易形成超温

分布管孔径增大，在低负荷时，部分汽提管内不能均匀形成液膜或无液膜，二氧化碳气体在管内会因无液膜存在而升高，列管液气比远超过正常值4.0，列管出液温度超温严重，部分列管造成干烧。汽提管液膜不均匀，不能形成均匀致密的钝化膜，腐蚀速度快速增加。

2.5 影响低压系统压力和吸收量

孔径增大，单位时间内进入汽提管内液相增加，造成液气比失调，汽提后的液体中甲铵量增加，同样负荷下，进入低压循环系统甲铵量增加，压力升高，使常压吸收负荷增加，放空量增加，维持生产必须多加水吸收，系统水碳比升高，合成系统的转化率降低。

3 旧分布管实验性修复

选取50根淘汰旧分布管实验，做阻力降实验，（如图1旧管数据）记录相关数据，原三个小孔中心位置为120°夹角，先测量好新开孔位置标定开孔记号，再用相同材质焊条将三个小孔封堵，最后选用孔径同型号钻头对每个小孔进行开孔，完成50根修复。

图1 汽提塔出液尿素浓度月分析统计

3.1 存在的问题

（1）夹角测量和开孔角度难控制，为保证新开孔处于原孔中心60°处，对中需要较长时间，如大量加工单个钻头开孔不能满足批量作业能力，需改进开孔工具。

（2）焊接小孔时，焊接只能在小孔外壁堆焊，表面形成凸形，没有新分布管外观光滑。小孔焊接凸起打磨后发现，小孔内焊接填充不完全，与管口壁厚度不一致，长期使用会腐蚀穿孔。

（3）孔径周边有少量毛刺现象，阻力降压差波动大，使用中易出现堵塞偏流，打磨困难。

（4）圆形外壁钻头受力不均产生位移，小孔外部表面损伤，直径不规则。

（5）钻孔过程形成的钢丝物卡在分布管帽中需要人工清理。

3.2 解决的方法

（1）选择专业机加工器具，提高加工精度，减少毛刺现象。

（2）旧分布管帽切割，用新管加工替代，减少焊接工序，提高修复效率。

（3）钻头长度选择合适，防止钻孔时在管壁表面移动。

（4）管帽与管身焊接后增加垂直度检测，管帽与汽提管管头密封严实，提高安装精度。

（5）加工完成的管帽用高压空气吹扫，使小孔和管帽内无异物堵塞。

（6）增加管帽与管身焊缝PT 检测，提高焊接质量。

改进修复后，对分布管进行阻力降实验（如表1），出液小孔平均直径达到Φ2.4±0.05mm，接近新管指标满足使用条件。

表1 实验前后阻力降统计

4 分布管修复应用效果

富岛公司2700t/d 尿素装置2017 年8 月大修分布器拆除后，通过阻力降实验挑选2100 根孔径较大的分布管进行修复，2000根分布管检测合格安装在汽提塔使用。开车后汽提塔出液尿素浓度平均高于设计55.5%（如图1），出液平均温度168℃，低于设计173℃（如图2）达到设计指标。2100根分布管修复费用59万元，修复利用取得的经济效益：2000根*0.1588万元-59万元=258.6万元。

图2 汽提塔出液温度趋势

5 结束语

通常分布管小孔增大后直接废弃，经修复后分布管得到有效利用，延长了分布管使用寿命。通过修复实验与实际应用，避免加工过程易出现的问题，掌握了修复技术和方法。在同类型装置设备中具有较高推广修复使用价值，同时为企业节省较大投资成本。