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1、小型合成氨厂合成塔内件的故障和剖析彭菊伟(南京第二化工机械厂)本文主要介绍吨年、吨年氨合成塔内件故障的实例和原因。分析,目前国内小型氨合成塔内件结r,构多数是双套管触媒筐配列管式换热器(图。1)使用的材料有全部碳素钢制,有触媒筐为不锈钢、换热器为碳素钢制和全部不锈钢制等几种。这些内件在使用中曾发。生过一些故障下面介绍几个故障和,剖析的实例以供在内件使用中出现故障时,作为分析其原因和提出处理办法时参考。图合成塔内件结构示意图1.双套管触媒筐2.列管式换热器一、实例和处理办法图2白色圈内为筒体盈的鼓泡处图6晶界裂纹日筒体与换热考的娜级断裂处图。、,。图中外层一圈系氮化层相较脆且有裂缝由外向内扩张。
2、内层为奥氏体基体材料化学成份:口,0.092拓Ni”9男Cr二18.3书Ti=0.435拓18筒体沿娜绝热形晌区断裂序号一1运行处理材质时间现象和故障办法..l.厅
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9、五曰QU产、产夕.35温1)鼓更换新内金坛化肥触媒筐和换60天
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12、嘴,测温点11(触媒筐筒体内壁有鼓泡}
13、。,,、、泡顶端有裂纹上部较多大厂!热器全部是度偏高246,。30、405”6忿钢点温度偏低同小为小毫米高。位点温差3D、毫米(图2)。:C=微量SD℃筒体经.化学分,析,(<002形)经金相观察由触媒升温还原,,于氢腐蚀使铁素体晶间产后热点温度逐,生晶界裂纹并使之脱碳,步下移到6点约。。(图
14、3)500℃左右筒体原材料为10客钢氨合成效率低,化学成份:SIMCsP=0.10斌浮郎拐出=0.27口氨含量5多.左右。n=05一0.006二0.023金相组织:铁素体+珠光体(图4).Jesl,了.、了、.l几`合成塔进口气体中由洗涤、:工段带来的COCO等毒物,含量增高过2”3次(总含量,>6Oppm夕每次中毒时间为0.5、。1小时金厂坛化肥触媒筐和换天角虫媒在主还原〔1)壳体、中心管、温度计套管更换新内勺`热器全部是,,期热点温度从内外表面有若干鼓泡形如件。钢第2点下移到第3(图2)。轻负荷时又点,下,(2)合成塔进口气体中由洗涤移到第6点约、Z。工段带来的COCO等毒480℃物含量增
15、高过2次(总含量50,(、`2)塔内循环气放空~SOppm)每次中毒时间为,,..。量大如不放空05、15小时……则塔内压力增高。筐和换(1)触媒层温度不稳{(1)筒体内外壁及中心管有大量更换新内全部是定,。的鼓泡5)。无法控制(见图筒体经化学件:,分析C一微量(2)氨合成效率低:出口氨含量3、经金相。观察有晶界裂纹(见。图6)4多。筒体#原材料为1。钢`开车六个月一直.:C一0}……(3)。化学成.份.1终亏氨P=003多51=025多..S=0006万Mn=06形,(2)气体成份不好循环气中氢,。气比例过高约75、80拓,(3)合成塔进口气体中由洗涤工段、CO:…带来的CO等毒物增高过1、
16、2次(总含量>145。每次中毒时间………端嗯罕献丁}赢而丽燕藐矿添不而碱硫藏赢(1)触媒筐筒休和热交换器连接更换新内,}厂{热器全部是}}束转入正常生产处沿焊缝断裂(见图了和图件,。1D非钢1}时上层温度逐1N处)}}中渐下降。{{…{(2)筒体内外壁有大量鼓泡(如。}}}{(2)合成塔外筒筒壁图5)至:C~微量,}}}}温度上升。100经化学分析℃以上经金相观察:有晶界裂纹(如{{【{。,图6){}1】(3)出口氨含量低#.’5一`”’筒体原材料为10钢约3C=0.09解=0.021多S51=0.2了多=0.032解P…………Mn=0.65多5靖江化月巴角虫媒筐和换角虫媒升(1)角虫媒升温还
17、原结1…}{(1)触媒筐筒休和热交换器连接更换新内,热器全部是温还原束后气相温度,。处沿焊缝断裂(形如图7)件。10非钢结束后低于370℃,(2)筒壁无鼓泡经分析C-轻负(“)角虫媒升温还原过0.117拓,没有脱碳。椅笙声{,程中5点温度一了一个,。直偏低升到40班,℃时换了电炉丝,仍比正常温。度低2D℃左右(3)压力升至120公“,斤/厘米时温,度全部下降无。法维持生产勺侧,4、成氢分子并与钢体中的碳生成甲烷(CH)存二原因分析及预防措施,在于晶界附近及夹杂于金属交界的微隙中产,,、、氨合成塔内件处于高温氢氮氨气,。生局部高压形成应力集中逐步使钢材表面,等混合介质的条件下工作产生故障的原因较
18、,。e3形成鼓泡和裂纹谓之氢腐蚀反应式为FC。,、、复杂从以上几例看材料制造质量按装+2H2e`。,=3F+CH由于氢腐蚀将降低钢的。质量和操作条件等都是产生故障的因素,、。力学性能如强度塑性和韧性等严重者氢,碳素钢制的内件大部份在短期使用后即,腐蚀裂纹贯穿触媒筐筒体内外壁致使内件泄确。其:。,产生不同程度的鼓泡产生的机理是在高漏无法使用试验研究和生产实践证明氢腐、,温高压下吸附在钢表面的氢分子部
