石墨冷凝器在某氟化物生產(chǎn)中的應(yīng)用

溫明強(qiáng)

（浙江巨化股份有限公司電化廠，浙江衢州324004）

石墨冷凝器在某氟化物生產(chǎn)中的應(yīng)用

溫明強(qiáng)

（浙江巨化股份有限公司電化廠，浙江衢州324004）

介紹了某氟化物生產(chǎn)中使用的列管式低沸冷凝器的使用情況，故障率較高、檢修頻繁，分析了使用不銹鋼、碳鋼低沸冷凝器存在的腐蝕的問(wèn)題，采用工藝性能指標(biāo)優(yōu)化的石墨改性聚丙烯圓塊孔式石墨冷凝器替代原冷凝器的方案，實(shí)際使用近5 a，效果較好，未發(fā)生故障，壽命是原來(lái)的11倍，促進(jìn)了系統(tǒng)的長(zhǎng)周期安全穩(wěn)定生產(chǎn)，且節(jié)約了安裝的吊機(jī)、人工等費(fèi)用，經(jīng)濟(jì)效益可觀。

圓塊孔式石墨換熱器；氟化物；低沸冷凝器

某氟化物生產(chǎn)過(guò)程中的精餾崗位有1臺(tái)低沸冷凝器，介質(zhì)是粗品，其中含有氯氣，對(duì)冷凝器有較強(qiáng)的腐蝕作用，導(dǎo)致低沸冷凝器故障發(fā)生率較高，檢修頻繁，影響了正常生產(chǎn)，提高了生產(chǎn)成本。因此，急需解決此問(wèn)題。先后選用了不銹鋼、碳鋼和石墨材質(zhì)進(jìn)行試用。

1 工藝流程及參數(shù)

原低沸冷凝器處于精餾崗位，流程是光氯化結(jié)束后的粗產(chǎn)品從粗品中間槽通過(guò)精餾給料泵、經(jīng)預(yù)熱器加熱到85，℃，進(jìn)入低沸塔，在低沸塔內(nèi)進(jìn)行傳質(zhì)傳熱，低沸冷凝器冷凝下來(lái)的液體回流入塔，不凝性氣體則從冷凝器的尾部排出。低沸加熱釜的液體則在壓差作用下進(jìn)入高沸塔。高沸塔塔頂汽體經(jīng)產(chǎn)品冷凝器冷凝，冷凝液采用部分回流，部分作為產(chǎn)品送入產(chǎn)品過(guò)冷器。最后進(jìn)入產(chǎn)品中間槽。經(jīng)干燥器干燥，除水后進(jìn)入成品計(jì)量槽，分析合格后送成品貯槽。

原低沸冷凝器為臥式固定管板式列管冷凝器，材質(zhì)304。工藝參數(shù)：殼程，壓力0～0.5 MPa，溫度0～100℃，介質(zhì)為氟化物及少量氯氣、三氯乙烷等副產(chǎn)品；管程，壓力0～0.35 MPa，溫度0～50℃，介質(zhì)為循環(huán)水。其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2 存在的問(wèn)題

1)冷凝器成本和維修費(fèi)用高，工作量大。冷凝器內(nèi)介質(zhì)為粗品，其中含有光氯化反應(yīng)后殘余的微量氯氣，氯氣溶解于物料中的水分里，生成次氯酸和鹽酸，具有極強(qiáng)的腐蝕性，特別是不銹鋼易發(fā)生坑蝕。因此冷凝器經(jīng)常發(fā)生腐蝕而內(nèi)漏，冷凝效果差，須經(jīng)常更換冷凝器，市場(chǎng)價(jià)格為1.5萬(wàn)元/臺(tái)，設(shè)備成本高，檢修工工作量較大。

2)系統(tǒng)頻頻開停車。由于冷凝器使用壽命短平均壽命只有4個(gè)月，造成系統(tǒng)開停車頻繁，不利于生產(chǎn)的穩(wěn)定，產(chǎn)品各項(xiàng)消耗增加，生產(chǎn)成本提高。

3)冷凝器受損后冷媒進(jìn)入系統(tǒng)，導(dǎo)致物料純度降低，需重新提純，損失較大。另一方面造成冷媒的損失。

4)安全、環(huán)保隱患多。滲漏的情況易帶來(lái)極大的安全、環(huán)保隱患，為現(xiàn)代企業(yè)管理所不容。

圖1 原低沸冷凝器Fig 1 The original low boiling condenser

3 解決方案

通過(guò)分析可知，低沸冷凝器使用壽命和維修成本問(wèn)題成了生產(chǎn)中的一個(gè)瓶頸。不銹鋼冷凝器的更換成本高，從降低設(shè)備成本考慮，決定先采用價(jià)格低廉的碳鋼冷凝器試用。

碳鋼冷凝器每臺(tái)約0.3萬(wàn)元，設(shè)備成本低，但檢修費(fèi)用較高，僅吊機(jī)費(fèi)用就需1 000多無(wú)，且使用壽命只有約2個(gè)月，系統(tǒng)開停車更加頻繁，產(chǎn)品消耗更高。因此必須遴選1種性能條件均符合該工藝要求的材質(zhì)。

經(jīng)比較，決定性能條件均符合工藝等要求的石墨改性圓塊孔式石墨冷凝器。

改性石墨性能好。不透性石墨是一種由人造石墨及合成樹脂通過(guò)浸漬、壓制、澆鑄等方法制得新型的結(jié)構(gòu)材料，與其他一切非金屬耐腐蝕材料的區(qū)別在于，除了具有高度的化學(xué)穩(wěn)定性能，還具有極高的導(dǎo)熱性能且不污染介質(zhì)不易結(jié)垢，因而大大地?cái)U(kuò)展了其應(yīng)用范圍[1]。

在化學(xué)穩(wěn)定性方面，不透性石墨除了強(qiáng)氧化性酸及堿外，對(duì)大部分化學(xué)介質(zhì)都是耐腐蝕的，特別含氯離子的介質(zhì)；在導(dǎo)熱性方面，浸漬石墨的導(dǎo)熱系數(shù)為100～110 W/(m·K)，其導(dǎo)熱系數(shù)和銅、鋁相仿，是普通碳鋼2.5倍以上，通常將其制作熱交換器就是根據(jù)這一特點(diǎn)[2]；在熱穩(wěn)定方面，酚醛浸漬石墨一般可以承受170℃左右的溫度，其熱膨脹系數(shù)很小，大約為0.4×10-5～0.45×10-5K-1[3]。

石墨冷凝器的安全性和使用壽命高[4]。改性石墨冷凝器采用的是圓塊孔式結(jié)構(gòu)，本身機(jī)械強(qiáng)度較大，抗沖擊能力強(qiáng)，圓塊孔石墨換熱器密封點(diǎn)少，設(shè)備在使用中不易出現(xiàn)泄漏或損壞，安裝和檢修也比較方便，在正常使用過(guò)程中基本不會(huì)出現(xiàn)泄露，據(jù)業(yè)內(nèi)資料，石墨冷凝器使用壽命可以達(dá)到8 a。

所使用的石墨冷凝器結(jié)構(gòu)見圖2。

石墨冷凝器2012年5月起投入使用至今，效果較好，未發(fā)生故障，促進(jìn)了系統(tǒng)的長(zhǎng)周期安全穩(wěn)定生產(chǎn)。設(shè)備價(jià)格雖然要4萬(wàn)元/只，是原來(lái)不銹鋼冷凝器的3.5倍，但壽命至少是原來(lái)的11倍，且節(jié)約了安裝的吊機(jī)、檢修人工等費(fèi)用，經(jīng)濟(jì)效益可觀。

圖2 石墨冷凝器Fig 2 Graphite condenser

4 結(jié)束語(yǔ)

石墨設(shè)備具有良好的傳熱性能，且具有很好的機(jī)械強(qiáng)度，在化工行業(yè)已經(jīng)有了廣泛的使用，可以更好地滿足氟化工生產(chǎn)裝置換熱需要，消除設(shè)備跑冒滴漏等安全隱患，實(shí)現(xiàn)安全環(huán)保長(zhǎng)周期生產(chǎn)。

困擾生產(chǎn)的低沸冷凝器的問(wèn)題被解決，實(shí)現(xiàn)了裝置安全長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行和清潔生產(chǎn)。

[1]張安龍.揭樂(lè)標(biāo).彭建鄂.等.石墨換熱器在酸洗線中的應(yīng)用[J].武鋼技術(shù),2011,49(4):60-62.

[2]戴佐峰.張貴寶.圓塊孔式石墨換熱器在PVC行業(yè)的應(yīng)用及工藝計(jì)算探討[J].聚氯乙烯,2007(2):30-32.

[3]程治方.單新華.近年來(lái)國(guó)內(nèi)石墨換熱設(shè)備發(fā)展概況[J].石油與化工設(shè)備,2010,13(2):5-9.

[4]王偉.孟旭.圓塊孔式石墨換熱器在冷軋酸洗行業(yè)中的應(yīng)用[J].科技成果縱橫,2009(5):73-74.

TQ051.5

B DOI 10.3969/j.issn.1006-6829.2016.04.004

2016-03-06；

2016-04-01