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安全分析
氯甲烷汽提塔再沸器泄漏分析与改进
罗俊勇
(乐山市特种设备监督检验所,四川乐山614000)
摘要:立式热虹吸式的氯甲烷汽提塔再沸器在投用后短时间内发生换热管与管板连接处泄漏。热
力分析表明,受传热面高热流密度和塔釜液位波动影响,换热管内汽液两相流不稳定并产生沸腾恶
化,换热管壁温有明显波动,且分布不均。强度校核显示管子平均拉脱应力值高,壁温不均增加
部分管子拉脱应カ,热应力冲击造成管孔结构设计和胀接质量存在欠缺的接头发生拉脱泄漏故障。
提出采用三波膨胀节,改进管孔结构设计和制作工艺的技术措施。实施效果表明:设备未再发生换
热管拉脱事故,稳定运行周期超过2.5年
关键词:汽液两相流;膨胀节;热应力;结构强度
中图分类号:TH49;1T0051.6文献标识码:B文章编号:1001-4837(2013)04-0071-05
doi:10.3969/j.issn.1001-48372013.04.013
Leakage Analysis and Improvement of Chloromethane
Stripping Tower-reboiler
LUO unーyong
( Leshan City Special Equipment Supervision and Inspection Institute, Leshan 614000, China)
Abstract: The tubes tube sheet joint of vertical thermal siphon chloromethane stripping tower- reboiler
was leakage in a short time. The analysis of thermal process showed that high heat flux and the fluctuation
of liquid level in the tower bottom caused unstable flow of the steam liquid two-phase and boiling deter-
oration in the heat exchange tube. The temperature of tube wall was nonuniform distribution and change
obviously. The strength check showed that the average pulled off stress of pipe was high, part pipes pulled
off stress rised since nonuniform temperature distribution. The heat exchange tube joint was pulled off be-
cause thermal stress impacted with the addition to the defect of tube pole structure design and tube expan-
ding process. The technology improvement measures, using three wave expansion joint and improving the
tube pole structure design and manufacture, was put forward. The result show the pulled off accidents of
heat exchange tube has not occurred again, and the stable operation cycle extend to 2.5 years
Key words: stcam liquid two-phase flow; expansion joint; thermal stress; structure streng
生产甲烷氯化物并副产稀盐酸。热氯化工序的氯
0引言
甲烷汽提塔(以下简称汽提塔)塔顶分离出轻组
分氯甲烷和少量二氯甲烷,塔釜重组分输送到粗
某公司引进国外技术,采用高压热氯化工艺氯化液槽作为精馏工序的中间产品。
CPVT
氯甲烷汽提塔再沸器泄漏分析与改进
Vol30.No42013
氯甲烷汽提塔再沸器(以下简称再沸器)与
表1再沸器设计技术参数
塔底相连,壳程蒸汽在换热管壁冷凝使管内混合
参数
壳程
管程
液体汽化沸腾形成汽提塔上升蒸汽。该再沸器由
设计压力/MPa
4.0/-0
国外进口,使用约一年后带加强环的U形波纹管
操作压力/MPa
频繁破裂,不得不重新制作。
设计温度/C
200
按照CB151-1999《管壳式换热器》设计制
工作温度/℃
161
作的再沸器投用后不足3天,就发现壳程蒸汽压
物料名称
水蒸气甲烷氯化物泥合液
腐蚀裕度/mm
力不能稳定塔釜物料酸化明显,发现管板和换热
焊缝系数
0.85
0.85
管连接部位已拉裂泄漏(见图1リ。重制一台设备換热管与管板産接型式」强度胀+密封焊
投用后的第2天,就发生管板和换热管连接处泄
漏。
再沸器蒸汽调节阀设置在蒸汽人口管线上,
靠改变调节阌的开度来改变冷凝压力和温度。开
车初期,塔的工作负荷较低,再沸器污垢热阻小,
换热管堵管补焊部位
总传热系数可以达到很高的水平,调节阀只能处
于小开度工作状态。调节阀的压降与阀人口绝对
压力比超过饱和蒸汽临界压力比时,蒸汽处于阻
塞流流动状态。改变阀的开度调节流量时,阻
塞流状态较非阻塞流状态有大得多的流量改变,
调节性能要差很多2]。汽提塔开车初期实际上
是使蒸汽调节阀固定在某一开度,靠控制塔顶回
流量来平衡热量,稳定塔的操作。
图1氯甲烷汽提塔再沸器泄漏部位
靠塔的回流进行控制存在严重的滞后,必须
反复调节才能达到稳定。对于塔板数量超过30
再沸器的工作原理及操作情况
块的汽提塔而言,塔釜液位明显滞后于回流量的
变化,开车初期数十次地出现塔瓮满液位和见不
汽提塔主要作用是除去氯甲烷和微量的氯化到液位的现象。
氢,生产中为避免塔釜液受氯甲烷污染,建立了塔
顶回流,实际上就是一台多组分精馏塔。
2开车初期再沸器的热力分析
再沸器是一典型的立式热虹吸再沸器,单管
程的個定管板结构,进出口管自接与塔体相连,其
研究表明,气液两相流在足够长的垂直上升
连接情况见图2,技术参数见表1。
受热管中流型与管壁热流密度有如下关系:当温
度低于饱和温度的液体以固定流量进入各受热管
时,随着热流密度的增大,沸腾点逐渐移向管子进
再沸器
汽提撈
口,流型由单相液体、细泡状流型、气弹状流型、块
E1.1200EL.+5900
3.2 Mpa -i
状流型、环状流型、雾状流型、直至发展成干饱和
蒸汽管道
16
蒸汽和过热蒸汽“。不同流型传热系数相差很
大
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换热管壁温取决于管子内外侧流体温度、两
去闪蒸
侧表面给热系数、污垢热阻及金属壁热阻?,因