漿料汽提螺旋板換熱器泄漏的原因分析及預防

趙 峰

（內(nèi)蒙古烏海化工有限公司，內(nèi)蒙古 烏海 016034）

1 漿料汽提工藝流程

由于聚氯乙烯樹脂的溶解和吸附作用，在聚合反應結束時，樹指中含有高達2.0%～3.0%殘留單體，為了徹底消除樹脂中殘存的氯乙烯，必須依靠汽提裝置進行處理。螺旋板換熱器作為汽提裝置的重要設備，其正常使用與否對漿料汽提的操作至關重要[1]。漿料汽提裝置基本流程簡圖見圖1。

漿料自出料槽經(jīng)過汽提送料泵進入螺旋板換熱器后，再經(jīng)流量計調節(jié)控制后，進入汽提塔塔頂，高壓噴淋水也從塔頂進入，在汽提塞板塔上與從塔釜進入的蒸汽傳質傳熱，而后，通過塞板孔流至塔釜。從塔釜出來的漿料經(jīng)專用的漿料泵先行進入螺旋板換熱器的另一側，與從出料槽送來的漿料進行熱交換，之后，再進入混料槽送干燥離心。從塔頂出來的氣體經(jīng)塔頂冷凝器冷卻，冷凝水進入冷卻水儲槽去冷凝水處理裝置，不凝氣體氯乙烯去連續(xù)回收裝置。

2 螺旋板結構分析

螺旋板換熱器是由2張平行的金屬板卷制成2個螺旋形通道，冷熱流體之間通過螺旋板壁進行換熱的換熱器。在汽提塔的運行過程中，螺旋板換熱器將塔釜出來的高達100℃以上漿料的熱量傳遞至進塔漿料。螺旋板換熱器內(nèi)部基本結構示意圖見圖2。

從圖2可以看出，進料漿料（冷料）從螺旋板的側面管進入，再從螺旋板的中間出料口流出，出塔漿料（熱料）從螺旋板的另一中間進料口進入，再從其側面管流出，二者在其中進行熱交換。

圖1 漿料汽提工藝流程簡圖

圖2 螺旋板換熱器內(nèi)部結構示意圖

3 影響螺旋板換熱器運行的主要因素及采取的措施

3.1 溫度

3.1.1 溫度影響分析

自漿料回收槽進入螺旋板的溫度為45～60℃，而汽提塔生產(chǎn)控制需要漿料溫度為110～118℃，雖然溫差50～70℃，不是很大，也不會對螺旋板帶來較大的破壞。但當因客觀原因出料槽中漿料溫度過低時，要保持進料流量不變，往往需要更多的蒸汽量，這就會造成部分蒸汽夾帶進入螺旋板內(nèi)，從而產(chǎn)生因熱交換而間斷性出現(xiàn)的撞擊現(xiàn)象，這對螺旋板尤其是其焊縫等薄弱環(huán)節(jié)極易造成極大的破壞，也是產(chǎn)生內(nèi)漏的一個重要原因。

3.1.2 采取的措施

在實際操作中，注意控制汽提塔進料的穩(wěn)定性，提降量也不宜波動太大，而應是平穩(wěn)地逐步調整。因為系統(tǒng)生產(chǎn)負荷的大幅波動不但對設備的無形損壞嚴重，而且還因汽提塔本身的特殊性而可能產(chǎn)生雜點從而影響產(chǎn)品質量。當因特殊情況出料槽溫度較低時，先調節(jié)進料流量低一些，待控制平穩(wěn)后再逐步提量，或者對出料槽預升溫，這樣，對螺旋板換熱器的影響會小些[1]。

3.2 壓力及壓差

3.2.1 壓力及壓差的影響分析

螺旋板換熱器的設計壓力為1.6 MPa，進料端的壓力為0.6～1.0 MPa，出塔端的壓力為0.2 MPa左右，二者的壓差為0.6～0.8 MPa，也就是螺旋板換熱器長期處于單側受壓狀態(tài)，當其超過設計壓力時，會對設備的焊縫、應力等造成嚴重的影響，所以，在實際使用過程中，要加強對其檢查。一般情況下，壓力或壓差變化存在以下3種情況。

（1）因螺旋板換熱器結構的特殊性，就其內(nèi)部物料狀態(tài)而言，壓力損失隨操作流量的增大而增加，因此操作流量一定要與系統(tǒng)的設計相適應[2]。

（2）實際生產(chǎn)中需對其用高壓水進行沖洗，因高壓水的壓力可達2 MPa以上，常常會出現(xiàn)超過其設計壓力的情況，造成換熱器內(nèi)漏。

（3）當螺旋板內(nèi)堵塞或不暢時，為了滿足生產(chǎn)的需要，會相應地提高操作壓力，也會造成超壓現(xiàn)象。

3.2.2 采取的措施

受壓不勻是換熱設備的共性，但螺旋板換熱器因板壁較薄，兩側壓差太大不但會使設備變形，而且對焊縫、設備會造成較大的影響，要避免換熱器兩側壓差過大，應從以下幾個方面采取措施。

（1）生產(chǎn)操作應以設計流量為依據(jù)平穩(wěn)運行，以避免因流量波動過大而引起的物料沉積現(xiàn)象。

（2）最好定期用高壓水沖洗一次，且設定沖洗泵的安全閥起跳壓力為1.5 MPa，在實際生產(chǎn)中，以每周1次為宜，可利用流量較低或停車的間隙。沖洗時，另一側充水充壓，以盡量減少其壓差。

（3）當然沖洗情況不好時，應立即停止，采取人工方法清理。

3.3 塑化片

3.3.1 塑化片的影響分析

一旦有塑化片存在則會極易停留在螺旋板中造成堵塞，從而使整個生產(chǎn)性能下降，甚至無法正常生產(chǎn)。通常采用辦法是用高壓水沖洗，從生產(chǎn)經(jīng)驗來看，因塑化片在內(nèi)部受熱變形往往很難沖洗掉。由于在螺旋通道內(nèi)有定距柱用做支撐通道間距，在使用時不規(guī)則的塑化片就會纏繞在其上面，而且越積越多，最終將其大部分通道堵塞。

3.3.2 采取的措施

（1）定期檢查進汽提塔的漿料過濾器，一般其內(nèi)部有4目的篩網(wǎng)，要嚴格檢查以防其破損而失去作用。更換篩網(wǎng)時要認真檢查是否符合標準。

（2）在進塔的進料噴頭上安裝專用的網(wǎng)狀容器，其目的是不會造成進料不暢，又起到二次過濾漿料的作用。最好每個月打開清理汽提塔的上部塔盤一次，以防其最終進入螺旋板換熱器內(nèi)。

（3）每6個月左右將塔盤吊出進行大清理，同時一并將螺旋板打開檢查，在其尚未嚴重堵塞時作好維護。

3.4 清理方式

3.4.1 清理方式對換熱器影響

當經(jīng)過反復沖洗效果不好時，只有人工清理。從多次打開的情況看，此時若用高壓水槍不但收效甚微，而且極不好操作，常用鋼釬、焊接的細鉆頭根據(jù)積結塑化料的位置剃除，但極易對定距柱、甚至螺旋板造成損傷。

3.4.2 采取的措施

清理是在萬不得已時使用的方法，因此，最好用鋼釬清理，因為鉆頭側面也可能對板面造成損傷。清理時要堅決避開定距柱，同時用鋼釬敲打塑化料時不宜用力過猛，以避免其進入夾層更深使換熱板變形更大。

4 換熱器的更換

當螺旋板出現(xiàn)內(nèi)漏時，通常的辦法就是更換。更換時，要以與生產(chǎn)匹配為宜，因如換熱面積過大，其內(nèi)部流速就相應變小也易堵塞。曾有企業(yè)用碳鋼材質替代不銹鋼材質以降成本，事實證明其對產(chǎn)品質量幾乎沒有影響，其主要原因是此時樹脂己成最終產(chǎn)品，同時螺旋板在生產(chǎn)過程中是連續(xù)、密閉使用的，因而其內(nèi)部也不再產(chǎn)生鐵銹，所以，更換碳鋼材質的螺旋板是可行的。

［1］王東輝，張毅菲，鄧建民.螺旋板式換熱器在PVC汽提單元中的應用.甘肅石油和化工，2010，06（02）：39－40.

［2］郭順貴，方國華.螺旋板換熱器在精細化工生產(chǎn)上的應用.浙江化工，2007，（5）：26－27.