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甲醇合成工段气气换热器泄漏的处理措施

文档作者：陈志海文档来源：云煤能源股份有限公司		点击数：	更新时间： 2022年03月19日
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理论 · 实践
144 | 2015年03月
云煤能源师宗煤焦化工有限公司甲醇车间合成工段设
置有两台气气换热器，其作用是将进入合成塔的新鲜气(CO、
CO2、H2) 由61℃预热到220℃左右( 壳程)，进入合成塔在催化
剂的作用下合成甲醇气，之后再将出合成塔的甲醇合成气由
255℃冷却至95℃( 管程)，两台气气换热器串联使用。其流程图
见图1。
图1 气气换热器流程图 图2 填料密封放大图
1 气气换热器的技术数据
该气气换热器为列管式换热器，容器类别为二类(D2)，外
型尺寸为13939×Φ1200，其主要技术数据见表1。
表1 气气换热器主要技术数据
项目壳程管程
设计压力MPa(G) 6.3 6.3/0.4(差压)
工作压力MPa(G) 6.0 5.7
设计温度℃ 260 300
操作温度℃ 60～150 185～95
主体材料板材15CrMoR
复合板Q235R+06Cr19Ni10
换热管0Cr18Ni9
换热管外径/壁厚/管长19/2/9000
换热面积m2 857
设备净质量kg 33450
2 存在问题
气气换热器B 在使用近三年后，在壳侧法兰与管板
密封处出现了泄漏，该处密封垫为金属缠绕垫，规格为
Φ1236×Φ1266×4.5，材质为06Cr19Ni10，金属缠绕垫间的
填充带材料为柔性石墨，在气体泄漏的同时，垫子的柔性石墨
也不断地被气体带出，沿密封面四周分布。泄漏位置见气气换
热器结构图3 所示。
甲醇合成工段气气换热器泄漏的处理措施
陈志海( 云煤能源股份有限公司， 云南 昆明 650200)
摘要：本文介绍了甲醇合成工段气气换热器的用途及流程，对气气换热器在生产中出现的泄漏情况予以说明，并提出了解决该泄
漏的方案及施工措施。经处理后，该气气换热器运行情况良好，甲醇生产稳定。
关键词：气气换热器；泄漏；焊接；甲醇
3 处理方案及可行性分析
(1) 更换泄漏的金属缠绕垫。即将泄漏的气气换热器整体
拆除，运至具有相关检修资质和检修能力的单位，抽出换热管
束，更换泄漏的金属缠绕垫。该方案需要甲醇停产30 天左右，
且换热管束长为9m，重量为14.65t，在拆装换热管束时，易造
成部份换热管弯曲、变形或受损；其次，该换热管束出口与换
热器壳体脖颈处为填料密封( 编织柔性石墨填料)，见图2 及图
3。该填料安装困难，设备制造厂家是用专门夹具且未焊上部法
兰的情况下组装好的。此方案停产时间较长，造成的经济损失
较大，且在组装换热管束时存在一定的难度，不确定因素及风
险性较大。
(2) 对泄漏的密封面进行焊接处理。该方案对泄漏的密封
面进行焊接后，破坏了原有的可拆结构，将可拆的法兰密封面
变成了不可拆。但该方案停产时间短，能在较短的时间内恢复
生产，且根据我公司的检修力量，后期若换热管束出现问题，也
无法检修，也需要返回制造厂维修，所以可拆联接对我公司也
没有实际意义。
4 处理措施
根据方案比较及可行性分析，我公司决定采用方案2 进行
处理，具体的处理措施如下：
(1) 对气气换热器B 进行泄压，泄压后对其管程的进出口
加堵盲板，在壳程通入氮气进行置换，直致取样分析器内可燃
气体浓度小于0.2%( 体积比) 视为置换合格。
(2) 焊接准备。泄漏的换热器上法兰材质为15CrMo，管板
材质为0Cr18Ni9, 这两种母材焊接为铬钼耐热刚+ 奥氏体耐
热钢的焊接；15CrMo 为低碳低合金耐热钢，具有焊接热影响
区过热区的淬硬性及冷裂倾向，焊接时需采取一定的工艺措
图3 气气换热器结构示意图
2015年03月 | 145
2012年水平井断脱统计
1 2
6
11
23
37
2 2
12
3
17
15
4
0
5
10
15
20
25
30
35
40
光杆短接抽油杆加重杆扶正器防脱器活塞油管
剪断
脱扣
施，才能保证接头质量。为确保焊接质量，公司租用了大型的履
带式陶瓷电加热器，按30℃/h 的升温速度，将焊接部位加热至
200℃，并用保温棉进行保温。
焊接材料：焊条型号E309-16，牌号为A302。
另考虑到该换热器较高，在风载荷的作用下，换热器会产
生一定的振动，这种振动会在焊接时易使焊缝出现裂纹，而在
焊接壳体上法兰与管板时，需将法兰螺栓拆除后放能施焊，为
减少换热器振动对焊缝的影响，在拆卸法兰螺栓进行焊接时，
将上下法兰的48 个螺栓，进行了对称的配对分号，施焊时需严
格按顺序进行拆卸及施焊，每次对称地从小到大依次拆卸2 处
螺栓，每处依次拆除2 颗螺栓，具体见图4、图5。
图4 螺栓拆卸及施焊顺序简图 图5 法兰及管板焊接示意图
(3) 将法兰一圈对称拆除序号1 的角缝的待焊表面清理干
净。
(4) 采用焊条电弧焊将序号1 的角缝进行焊接。在焊接
过程中角缝第一层、第二层的接头错开40mm ～50mm。第
一层焊角高度为6mm. 第二层焊角高度为4mm。具体见图
5。角缝: 焊条牌号A302/φ4.0，I=130 ～150A U=23 ～25V
U=14 ～16cm/min，焊接严格控制层间温度≤100℃。
(5) 将拆下的两处即4 个螺栓按原来的位置重新拧紧，按
照图4 的要求再进行对称拆卸序号2 的两处螺栓，每处依次拆
除2 颗螺栓。按上述第3、4 条的要求进行序号2 角缝焊接，然后
以此类推按螺栓拆除的顺序进行角缝焊接。
(6) 焊接完毕及全部螺栓紧固后，用履带式陶瓷电加热器
按40℃/h 的升温速度将焊接部位加热至600℃，保温6h 对焊
缝进行焊后热处理。
5 结语
采用该焊接办法，甲醇车间仅在停产3 天后就恢复了生
产，极大地缩短了停产时间，避免了因泄漏而造成的巨额损失；
该气气换热器的泄漏面焊接后投入生产使用至今一年多，未发
现焊缝裂纹及泄漏现象，运行正常。
参考文献：
[1] 史春元，于启湛. 异种金属的焊接[M]. 北京：机械科
工业出版社,2012:20-77.
作者简介：陈志海(1975- )，男，工程师(学士)。
百重一区水平井
断脱分析与优化治理
樊顺( 新疆油田公司百口泉采油厂百重一作业区，
新疆 克拉玛依 834000)
摘要：根据百重一水平井断脱实例统计分析，找出引发断脱的
关键因素，分析原因，并有针对性的采取对策，取得良好效果。
关键词：水平井；断脱；优化
0 引言
百重一区属于浅藏稠油，该区有水平井100 多口，生产管
柱采用主副管双管结构。主管主要用于采油，副管则用于注汽、
测试和冲砂；泵采用的是Φ70mm 双进油重球泵，下泵位置在
井斜55°～65°处；抽油杆采用D 级Φ19mm( 普通和防脱杆)
抽油杆，上接Φ25mm 光杆，下配Φ38mm 加重杆。
1 生产现状及问题
由于该区水平井井斜较大，原油粘度高，井下机具经常出
现断脱。2012 年全年水平井修井320 井次，其中因机具断脱修
井135 井次，占水平井修井量的42%，具体情况见图1。
从上表( 纵轴为断脱井次) 可以看出，水平井断脱主要问
题在于扶正器和防脱器，其次是抽油杆和加重杆，其余部件断
脱所占比例较低。2012 年该区水平井断脱所耗修井费用约250
万。因此延长其检泵周期，减少水平井的断脱次数，是控本稳产
的关键。
2 原因分析及对策
2.1 原因分析
水平井在投产时为了应对断脱问题，在抽油杆间间歇配下
扶正器，每根加重杆配下一个扶正器，全井配下四个防脱器，分
别位于加重杆的前端、中部、后端及光杆下部。对扶正器、防脱
器、抽油杆、加重杆断脱位置做统计，具体见表1。
分析表1，可以看出断脱位置主要集中在井深400 ～550m，
对应水平井井斜角范围在22°～60°，关键位置第40 ～50 根抽
油杆、第1 ～4 根加重杆、最后一根加重杆。原因如下：
图1 2012年水平井断脱统计

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