精馏塔双法兰液位计膜片损坏的原因分析及改进措施

1、原因分析

尿素装置受高温、高压影响，尿素、甲铵液、液氨、二氧化碳、冷凝液和蒸汽等介质会对设备造成腐蚀。双法兰液位计测量膜片材质为不锈钢、合金以及稀有金属材料，膜片厚度为0.4～0.5mm。因材质选型不当，极易腐蚀膜片，以精馏塔双法兰液位计为例，分析膜片损坏的原因。

原设计精馏塔双法兰液位计测量膜片材质为316L，采用插入式结构，插入长度为150mm。每次双法兰液位计损坏的原因都是低压侧膜片与筒体边缘焊接部位发生腐蚀开裂，而高压侧膜片却完好，甚至低压侧膜片配对法兰出现腐蚀情况。

高压侧膜片位于精馏塔尿液出口管上，低压侧膜片位于精馏塔分离段上部。精馏塔液位控制在15%～20%，低压侧膜片长期处于气相介质中，高压侧膜片处于液相介质中。精馏塔将溶于汽提液中的部分二氧化碳和氨气通过加热和减压的方法分离出来，以达到提浓的目的。当压力越低、温度越高，分离出来的二氧化碳和氨气越多。二氧化碳和氨气极易在气相膜片上形成结晶物，破坏膜片钝化层。气相温度比液相温度更高，则腐蚀速率越快，膜片减薄速度越快。

插入式膜片和筒体焊接采用电阻焊+非熔化极惰性气体保护电弧焊(TIG)方式，焊缝处较为薄弱。因气相压力波动频繁，膜片受到的应力随之变化，加之插入式膜片容易受到气相介质流动冲刷的作用，焊缝处极易发生机械撕裂。

2、改进措施

为了降低膜片腐蚀速率，将膜片材质由316L改为钽金属。为了解决膜片和筒体焊缝处易发生机械撕裂的问题，将插入式膜片改为平膜片，并在高压、低压侧法兰取压短接管处增加伴热措施，以防止二氧化碳和氨气在气相膜片上结晶。改进后，双法兰液位计使用周期从1a提升至4a。