[发明专利]提高与腐蚀性流体接触的压力设备的安全性的方法

说明书

本发明涉及一种提高与腐蚀性流体接触的压力设备的安全性的方法及获得的改进的设备。

更具体地，本发明涉及一种提高通常在压力下工作的设备的安全性的方法，该设备与腐蚀性流体接触因此包括覆盖密封结构(抗压壳体)的抗腐蚀衬里。

这类典型设备在许多化工工厂中出现，诸如，反应器，热交换器，冷凝器以及蒸发器，它们的工作条件包括50至1000巴之间的压力和100至500℃之间的温度，与特别对通常选用于设备密封的碳或低合金钢的材料具有高腐蚀趋势的酸、碱或盐的流体接触。

需要使用与腐蚀性流体接触的高压设备的典型方法是，例如，通过从氨和二氧化碳开始直接合成而生产尿素。在这些方法中，通常是过量的氨和二氧化碳在一个或多个反应器中反应，一般在100至250巴之间的压力和150至240℃之间的温度下，在出口获得包括尿素水溶液，未转变成尿素的氨基甲酸铵和在合成中使用的过量氨的混合物。反应的混合物通过其在分解器中的分解而将包含其中的氨基甲酸铵纯化，接着，逐渐地降低压力。在大多数的现有方法中，这些分解器的最初是在基本上等于或略低于合成压力下工作，同时通常使用“剥离”剂分解甲氨酸铵并同时去除分解产物。“剥离”剂可以是惰性气体，或氨或二氧化碳，或惰性气体的混合物与氨和/或二氧化碳的混合物，“剥离”剂也可能通过使用溶解在来自反应器剥离的混合物中的过量氨，因此不要供应任何外加的剥离剂。(自动剥离)

氨基甲酸铵(NH₃和CO₂)与可能的“剥离”剂(除惰性气体)一起的分解产物通常在适当的冷凝器中冷凝获得液体混合物包括水、氨和氨基甲酸铵，该混合物返回到合成反应器。在技术比较先进的工厂中，至少一个冷凝步骤是在基本上等于或略低于反应器的压力下进行的。

在许多对比文件中可能要引用美国专利3.886.210，美国专利4.314.077，美国专利4.137.262，和欧洲专利申请公开504.966作为对比文件，上述文件描述了具有上述特征的尿素生产的方法。主要用于生产尿素的宽范围的方法，在“化学技术百科全书”(第三版，1983年，23卷，548-574页，John Wiley & Sons编)中涉及。

在方法中的最关键步骤是那些氨基甲酸铵在其最高浓度和最高温度时，因此在上述方法中，这些步骤与反应器及后续的在与那些反应器相同或类似的条件下操作的氨基甲酸铵的分解(或剥离)和冷凝设备有关。在此设备中要解决的问题就是由起高度腐蚀剂作用的甲氨酸铵，氨和二氧化碳引起的腐蚀和/或酸蚀，特别在水中，在尿素合成所需要的高温和高压下。

已经提出了各种解决上述类型腐蚀问题的技术方案，这些方案中许多已在现有工业工厂中应用。在许多情况下，事实上已知的许多金属和合金能以足够长的时间抵抗化工设备内部产生的潜在的腐蚀条件。在这些金属与合金中，有铅、钛、锆、钽和一些不锈钢、诸如，AISI 316L(尿素级)、INOX 25/22/2Cr/Ni/Mo钢、奥氏体一铁素体钢等。但是，由于经济的理由，上述设备通常不完全用这些抗腐蚀合金或金属制造。通常空心壳体、容器或柱由一般碳钢或低合金钢制造，可能有几层，根据几何形状和承受的压力(抗压壳体)具有20至400毫米不同的厚度，这些与腐蚀性或酸蚀性流体接触的部件的表面以2至30毫米厚的抗腐蚀金属衬里均匀地覆盖。

在上述工厂设备或单元中，抗腐蚀衬里是通过装配和由尽可能与抗压壳体外形贴合的适当形状的多个元件焊接而制成，以便最终产生密封的抗高的工作压力的结构，根据要连接的零件的几何形状和性质为此目的进行的不同的连接和焊缝常常要求使用特殊的技术。

鉴于不锈钢可以焊接在碳钢制成的“抗压壳体”的下面，但是具有在工作过程中促进沿焊缝产生裂纹的高热膨胀系数，钛不能与钢焊接，同时在任何情况中具有类似的裂缝问题，因为它具有比碳钢低得多的膨胀系数。

因此使用这样的技术通常要求复杂的设备和操作程序。在某些情况中可由堆焊来形成衬里而代替彼此焊在一起并焊在抗压壳体上的板。在其它的情况中，特别对于不能彼此焊接的材料，就需要将衬里“爆炸”到抗压壳体上以确保获得满意的支承。

但是在所有上述设备上要施加一定数量的“渗水孔”以便检查抗腐蚀衬里可能的损耗。