楊鑫 仲小銳 辛鵬飛

摘要：混合氣體加熱器是苯胺裝置生產(chǎn)中對(duì)硝基苯和氫氣的混合氣體加熱的設(shè)備，它對(duì)裝置的長(zhǎng)滿優(yōu)生產(chǎn)具有很大的影響。在苯胺生產(chǎn)中混合氣體加熱器易發(fā)生結(jié)焦現(xiàn)象，通過(guò)多年的生產(chǎn)實(shí)踐總結(jié)，對(duì)結(jié)焦的原因進(jìn)行分析闡述，針對(duì)影響因素制定相應(yīng)措施，以便控制換熱器結(jié)焦發(fā)生，更好維護(hù)裝置的長(zhǎng)效運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：汽化器; 加熱器; 結(jié)焦; 界面; 夾帶

1.生產(chǎn)現(xiàn)狀

硝基苯經(jīng)硝基苯加熱器預(yù)熱，與氫氣混合進(jìn)入硝基苯汽化器后加熱汽化，形成的混合氣體經(jīng)混合氣體加熱器加熱后進(jìn)入流化床。在苯胺還原裝置運(yùn)行中，混合氣體加熱器（H-603）進(jìn)出口壓差增大，經(jīng)過(guò)檢修中設(shè)備打開(kāi)檢查，發(fā)現(xiàn)在混合氣體加熱器換熱管內(nèi)產(chǎn)生了嚴(yán)重結(jié)焦，致使換熱器管路堵塞嚴(yán)重，造成氣路不暢，導(dǎo)致氫壓機(jī)出口壓力接近控制高限值，致使裝置不能滿負(fù)荷運(yùn)行，制約了裝置的長(zhǎng)滿優(yōu)生產(chǎn)，嚴(yán)重影響到裝置的長(zhǎng)效運(yùn)行。

2.原因分析

通過(guò)對(duì)混合氣體加熱器換熱管中的結(jié)焦物分析，得出結(jié)焦物主要成分是硝基苯，經(jīng)多方資料查證液相硝基苯在高溫下易發(fā)生結(jié)焦反應(yīng)，說(shuō)明混合氣體加熱器有液相硝基苯進(jìn)入，同時(shí)在高溫下發(fā)生了結(jié)焦反應(yīng)。首先液相硝基苯的來(lái)源，只有是硝基苯汽化器，正常生產(chǎn)時(shí)汽化器的運(yùn)行是穩(wěn)定的，但硝基苯汽化器（H-602）在裝置開(kāi)車(chē)初期操作和蒸汽壓力波動(dòng)大及負(fù)荷調(diào)整期間會(huì)發(fā)生液面波動(dòng)，這就導(dǎo)致混合氣體中夾帶的液體硝基苯較多，下面就圍繞硝基苯汽化器的控制因素進(jìn)行分析。

2.1 液位

硝基苯汽化器液位，正常生產(chǎn)運(yùn)行中，汽化器控制較高的液位，當(dāng)超了60%就會(huì)破壞了汽化器的氣化界面，同時(shí)液位上升會(huì)堵塞汽化器的進(jìn)氫氣口，導(dǎo)致氫氣分壓不足造成硝基苯氣化不完全均勻，致使液相硝基苯被氫氣帶入至混合氣體加熱器;低于40%的液位使得汽化量小，從而影響換熱效果。

2.2 蒸汽

裝置選用2.5MPa的中壓蒸汽作為硝基苯汽化器的加熱介質(zhì)。蒸汽壓力和溫度的波動(dòng)對(duì)硝基苯汽化器液面控制的影響非常明顯，過(guò)低的蒸汽壓力和溫度導(dǎo)致硝基苯無(wú)法氣化，汽化器液位迅速上升，破壞了氣化界面;溫度最高時(shí)在300℃左右，經(jīng)多方查證在此高溫下液體硝基苯會(huì)發(fā)生結(jié)焦反應(yīng)，堵塞混合氣體加熱器的管道，因此，對(duì)中壓蒸汽的溫度也要進(jìn)行壓力和溫度管控，防止壓力波動(dòng)和過(guò)熱溫度過(guò)高，從而抑制結(jié)焦反應(yīng)發(fā)生。

2.3 疏水器

疏水器的作用是阻氣排凝的。故障問(wèn)題常常出現(xiàn)在裝置開(kāi)車(chē)初期，因蒸汽管路或設(shè)備內(nèi)凝液未放凈或蒸汽接入過(guò)快形成水錘現(xiàn)象，致使疏水器內(nèi)的浮球被擊打破裂、變形，導(dǎo)致疏水器失去作用。發(fā)生疏水器故障及時(shí)進(jìn)行切換，防止汽化器液面失控。

2.4 除沫網(wǎng)

硝基苯汽化器頂部有除沫網(wǎng)，它的作用就是過(guò)濾液體和固體物質(zhì)，主要是防止沒(méi)有氣化的液體硝基苯被氣體帶入混合氣體加熱器，所以除沫網(wǎng)必須完好，安裝時(shí)要求較高，不能有間隙存在，防止或減少少量液體進(jìn)入混合氣體加熱器。

2.5 工藝調(diào)整

裝置的運(yùn)行負(fù)荷也是導(dǎo)致?lián)Q熱器結(jié)焦的因素之一。當(dāng)裝置的運(yùn)行負(fù)荷高于設(shè)計(jì)值時(shí)，生產(chǎn)就會(huì)存在安全風(fēng)險(xiǎn);當(dāng)裝置的運(yùn)行負(fù)荷低于于設(shè)計(jì)值時(shí)，投料比發(fā)生了變化，過(guò)高的氫油比（氫氣和硝基苯摩爾比）導(dǎo)致大量的過(guò)剩氫氣將硝基苯夾帶至混合氣體加熱器，使結(jié)焦反應(yīng)產(chǎn)生了可能。

3.控制措施

3.1加熱蒸汽管控

在工藝管控中不僅要求外供中壓蒸汽壓力要求達(dá)到1.6～2.5Mpa，溫度在220～250℃之間，減少蒸汽壓力和溫度的波動(dòng)，防止溫度過(guò)低不能滿足氣化條件，同時(shí)過(guò)高造成由硝基苯汽化器產(chǎn)生的混合氣體中夾帶的液相物料在混合氣體加熱器內(nèi)發(fā)生高溫結(jié)焦反應(yīng)。

3.2 工藝操作管控

3.2.1 裝置開(kāi)車(chē)投料前打開(kāi)硝基苯汽化器加熱蒸汽進(jìn)出口截止閥，用調(diào)節(jié)閥控制，調(diào)節(jié)閥開(kāi)度5%～10%，進(jìn)行換熱器預(yù)熱升溫排凝，時(shí)間1～2小時(shí)，確定氣路暢通，排凝徹底。

3.2.2 開(kāi)車(chē)初期進(jìn)料量緩慢提量至6m/h，不宜過(guò)快，隨著硝基苯汽化器液位上升逐漸提高加熱蒸汽量;當(dāng)汽化器液位達(dá)到45%時(shí)，汽化器溫度必須達(dá)到130℃以上，觀察汽化器液位≤60%且穩(wěn)定不升，方可繼續(xù)提量。

3.2.3 正常運(yùn)行期間提負(fù)荷，硝基苯提量≤0.5m/次，間隔30分鐘以上，加減負(fù)荷要緩慢進(jìn)行，防止汽化器液面大幅度波動(dòng);

3.2.4 裝置的運(yùn)行負(fù)荷不能低于設(shè)計(jì)值長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，防止過(guò)量的氫氣將硝基苯液體帶入混合氣體加熱器，為結(jié)焦反應(yīng)提供條件。

4.效果效益

通過(guò)實(shí)施檢驗(yàn)，混合氣體加熱器進(jìn)出口壓降由最高32Kpa降至最低10Kpa左右，壓降明顯減小，說(shuō)明換熱器H603堵塞情況明顯減緩，且效果明顯。下面是歷年催化劑單程結(jié)束后進(jìn)行統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)如下：

由上表對(duì)比看出，通過(guò)措施管控，混合氣體加熱器進(jìn)出口壓差減小，說(shuō)明緩解了換熱器結(jié)焦堵塞;通過(guò)汽化器結(jié)焦控制，使得疏通次數(shù)減少，運(yùn)行周期延長(zhǎng)，單程產(chǎn)量增加。按每次停車(chē)疏通H603需4天計(jì)，每天苯胺產(chǎn)量225噸，每噸苯胺0.7萬(wàn)元，每噸催化劑3萬(wàn)元（每次因換熱器堵塞損失催化劑2噸），疏通一臺(tái)換熱器需檢修費(fèi)用1萬(wàn)元計(jì)，則每減少一次清洗疏通可創(chuàng)造利益：

增加苯胺產(chǎn)值：225×0.7×4=630萬(wàn)元

減少催化劑損失：3×2=6萬(wàn)元

減少檢修費(fèi)用：1萬(wàn)元

總經(jīng)濟(jì)效益：630+6+1=637萬(wàn)元

則每年可產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益總計(jì)637萬(wàn)元，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

結(jié)論：

通過(guò)分析混合氣體加熱器的結(jié)焦產(chǎn)生的原因，從硝基苯汽化器的穩(wěn)定運(yùn)行入手，以控制氣化液面的平穩(wěn)為前提，確保汽化效果;同時(shí)控制外供中壓蒸汽的參數(shù)，避免結(jié)焦的可能;提出過(guò)低的生產(chǎn)負(fù)荷長(zhǎng)期運(yùn)行使得混合氣發(fā)生帶液現(xiàn)象，經(jīng)過(guò)混合氣體加熱器后產(chǎn)生結(jié)焦，堵塞換熱管，導(dǎo)致氫壓機(jī)排氣壓力高，影響長(zhǎng)效安全滿負(fù)荷運(yùn)行。通過(guò)在生產(chǎn)實(shí)踐中總結(jié)分析，找出影響因素然后采取了相應(yīng)的措施，解決混合氣體加熱器內(nèi)換熱管的結(jié)焦堵塞問(wèn)題，確保裝置長(zhǎng)效運(yùn)行。