刘航
（中国石油化工股份有限公司镇海炼化分公司，浙江 宁波315207）
［摘 要］某1 000 kt/a乙烯项目下游配套环氧乙烷/乙二醇装置有多台螺杆压缩式冷冻机组，投运不到1 a先后出现制冷剂不足现象，经检查确认是冷冻机组蒸发器换热管束发生了腐蚀泄漏，通过检修中蒸发器泄漏管束的失效分析以及换热管束腐蚀泄漏原因的深入分析，找到了蒸发器换热管束失效的症结所在——蒸发器换热铜管束在弱酸环境下与冷冻机组冷媒水（乙二醇水溶液）中的溶解氧、Fe3+发生电化学反应而产生了点蚀。对冷冻机组系统实施了相应的优化改进及加强运行管理后，大大提高了冷冻机组运行的可靠性，保障了环氧乙烷装置的安全、稳定、长周期运行。
［关键词］环氧乙烷装置；冷冻机组；蒸发器腐蚀泄漏；冷媒水；管束失效分析；换热管点蚀；原因分析；优化改进
［中图分类号］TQ051.6+2 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2023）03-0065-04
0 引 言
某1 000 kt/a乙烯项目下游配套环氧乙烷/乙二醇装置有4台螺杆压缩式冷冻机组（两开两备），其主要任务是为环氧乙烷精制塔出口产品冷却器及环氧乙烷储罐外送、循环冷却器提供低温冷冻盐水；冷冻机组采用R507作为制冷剂，冷媒采用32%～45%的乙二醇水溶液。环氧乙烷的沸点为10.8 ℃，极易挥发，易燃易爆，且在高温下易聚合而放出大量热能甚至引发爆炸，据《关于公布首批重点监管的危险化学品名录的通知》（安监总管三〔2011〕95号），环氧乙烷属首批重点监管的危化品，其高危性使得稳定制冷对环氧乙烷装置的生产及其储存极为重要，冷冻机组能否平稳运行直接影响着装置的安全稳定运行。实际生产中，环氧乙烷装置几台冷冻机组投运不到1 a先后出现制冷剂不足现象，经检查确认是冷冻机组蒸发器换热管束发生了腐蚀泄漏，通过检修中蒸发器泄漏管束的失效分析以及换热管束腐蚀泄漏原因的深入分析，找到了蒸发器换热管束失效的症结所在，并对冷冻机组系统实施了相应的优化改进及加强运行管理，从而有效抑制了蒸发器换热管束表面点蚀的发生，延长了蒸发器的运行周期，大大提高了冷冻机组运行的可靠性，保障了环氧乙烷装置的安全、稳定、长周期运行。以下对有关情况作一介绍。
1 冷冻机组系统简介
环氧乙烷装置冷冻机组的任务是为生产系统提供所需的冷量，由螺杆压缩机、油气分离器、冷凝器、经济器、蒸发器、冷冻水箱及供液泵、循环泵等组成；冷冻机组采用的制冷剂（R507）属HFC型共沸制冷剂，主要由三氟乙烷和五氟乙烷组成，是一种环保型制冷剂，冷媒采用32%～45%的乙二醇水溶液。冷冻机组系统制冷剂及冷媒水工艺流程为：经螺杆压缩机压缩的高压气态R507及润滑油的混合物在油气分离器中分离，分离润滑油后的高压气态R507在冷凝器中冷凝为液态，液态R507进入蒸发器管程后节流膨胀吸热，将壳程中的冷媒水冷却，节流膨胀吸热后的气态R507重新回到螺杆压缩机入口，如此循环压缩、冷凝、节流膨胀、吸热、汽化完成制冷剂的循环；冷媒水在蒸发器壳程中被制冷剂冷却后，循环至冷冻水箱，然后泵送至各换热器，换热后返回冷冻水箱，再经蒸发器冷却，如此循环，为各换热器提供源源不断的冷量。
2 冷冻机组蒸发器运行情况
环氧乙烷装置冷冻机组中的蒸发器结构型式为干式壳管式，蒸发器管束材质为磷脱氧铜（TP2）、规格为Φ16 mm×0.75 mm；蒸发器管板、筒体等其他部件材质为Q345R。蒸发器管程介质［制冷剂（R507）］工作压力为2.26 MPa、最高/最低工作温度为50 ℃/-18 ℃；蒸发器壳程介质（乙二醇水溶液）工作压力为1.0 MPa、最高/最低工作温度为45 ℃/-18 ℃。发现冷冻机组制冷剂有泄漏后，通过卤素检测仪判定漏点存在于蒸发器，交出检修中发现蒸发器泄漏较严重，对泄漏的蒸发器管束进行抽管（2根）检查，发现换热管胀管部位完好，蒸发器折流板处管子外壁亦未见明显磨损，随后对抽出的换热管进行着色检查及试压，发现换热管存在多处漏点；另外，检修中发现腐蚀泄漏管束主要集中在蒸发器上部。据蒸发器的结构，壳程介质（乙二醇水溶液）进/出口位于蒸发器中部位置，若蒸发器投用时排气不充分，其壳程顶部必然会存有不凝气。
3 蒸发器泄漏管束失效分析
（1）截取一段有漏点的蒸发器换热管，首先对样管进行化学成分分析，主要化学成分分析结果为Cu 99.8%、Ag 0.11%、P 0.038%、Si 0.026%、S 0.001 5%、Fe 0.014%，满足《加工铜及铜合金牌号和化学成分》（GB 5231—2016）（对应新国标GB/T 5231—2022）中对磷脱氧铜（TP2）的化学成分要求——（Cu+Ag）≥99.9%、0.015%≤P≤0.040%。
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