蒸發(fā)工序燒堿預(yù)熱器泄漏及應(yīng)對措施

常勝，崔萬理，魏自強(qiáng)，王環(huán)

(陜西北元化工集團(tuán)股份有限公司，陜西 榆林 719319)

陜西北元化工集團(tuán)股份有限公司(以下簡稱“北元化工”)80萬t/a燒堿裝置蒸發(fā)工序采用瑞士博特的三效逆流降膜蒸發(fā)工藝。Ⅲ效降膜蒸發(fā)器用蒸汽直接加熱，Ⅱ效降膜蒸發(fā)器以Ⅲ效蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸汽作為加熱源，Ⅰ效降膜蒸發(fā)器以Ⅱ效蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸汽作為加熱源；Ⅰ效和Ⅱ效蒸發(fā)均在真空狀態(tài)下進(jìn)行。在實(shí)際運(yùn)行過程中，燒堿預(yù)熱器HE1501泄漏頻繁，嚴(yán)重影響蒸發(fā)工序的穩(wěn)定運(yùn)行。筆者通過研究，找出了換熱器泄漏的原因，并結(jié)合實(shí)際制定了一系列應(yīng)對措施。

1 燒堿預(yù)熱器HE1501

HE1501技術(shù)參數(shù)如下:換熱面積88.35 m2，溫度175 ℃，換熱介質(zhì)42%堿和50%堿，工作壓力1.2 MPa,試驗(yàn)壓力1.5 MPa，板片材質(zhì)Ni200，密封膠條材質(zhì)為三元乙丙橡膠。生產(chǎn)廠家為國外某板式換熱器公司。

2 工作原理

板式換熱器是用薄金屬板壓制成具有一定波紋形狀的換熱板片，然后疊裝，用夾板、螺栓緊固而成的一種換熱器。各種板片之間形成薄矩形通道，通過板片進(jìn)行熱量交換。冷熱流體依次通過板片間形成的窄小而曲折的流道，由板片進(jìn)行換熱。

預(yù)熱器HE1501的作用是將50%燒堿熱量傳給42%燒堿,42%燒堿預(yù)熱升溫后被送至蒸發(fā)器。

3 現(xiàn)狀及原因分析

3.1 運(yùn)行現(xiàn)狀

蒸發(fā)裝置投運(yùn)1年后，預(yù)熱器HE1501板片出現(xiàn)不同程度腐蝕泄漏，更換板片后效果無明顯改善，蒸發(fā)工序生產(chǎn)運(yùn)行極不穩(wěn)定。

3.2 原因分析

筆者通過查閱相關(guān)資料及現(xiàn)場調(diào)研，認(rèn)為泄漏原因有以下5個(gè)方面。

(1)板式換熱器使用膠條材質(zhì)為三元乙丙橡膠，耐溫最高為150 ℃，長期使用溫度不宜高于120 ℃；而實(shí)際使用溫度超出這個(gè)要求，膠條高溫老化失效，造成堿液外漏。

(2)目前換熱器進(jìn)出口法蘭翻邊厚度為1.5 mm，容易變形，且一旦出現(xiàn)腐蝕就會穿孔泄漏造成壓板腐蝕(壓板為碳鋼材質(zhì))，從而導(dǎo)致堿液外漏。

(3)在檢查維修換熱器時(shí)，對部分有問題的膠條進(jìn)行了更換，緊固時(shí)為確保換熱器不漏，按照舊膠條的壓緊尺寸進(jìn)行緊固，導(dǎo)致新膠條一次性壓縮量過大，大大降低了膠條使用壽命，且容易造成板片變形。

(4)檢修人員拆除板片及清洗板片時(shí)較為粗暴，不能做到輕拿輕放，造成板片變形。

(5)換熱器板片材質(zhì)為Ni200，鎳在高溫、高濃度堿液中的腐蝕速率約為0.005 mm/a,可以忽略不計(jì)。用光譜儀對替換下來的板片進(jìn)行化學(xué)成分檢測發(fā)現(xiàn)，鎳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98.2%～98.6%，鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.20%～0.27%(見表1)，與GB/T 5235—2007《加工鎳及鎳合金化學(xué)成分和產(chǎn)品形狀》[1]中的鎳材化學(xué)成分含量要求(見表2)對比發(fā)現(xiàn)，鎳含量和鐵含量均超出標(biāo)準(zhǔn)含量要求。查找相關(guān)資料得知：當(dāng)鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)>0.2%時(shí)，鎳在堿液中的腐蝕速率為0.2～0.3 mm/a，約占板片厚度的28%～42%(板片厚度0.7mm)，再加之堿液沖刷及其他因素影響，大大縮短了板片的使用壽命，尤其是板片流道部位腐蝕較為嚴(yán)重[2]。通過查找技術(shù)協(xié)議及現(xiàn)場了解，之前技術(shù)協(xié)議只對板片材質(zhì)進(jìn)行了要求，未要求廠家提供相關(guān)質(zhì)量證明，驗(yàn)收時(shí)也只是表觀驗(yàn)收，存在板片質(zhì)量不達(dá)標(biāo)情況。

表1 板片化學(xué)成分的光譜儀檢測數(shù)據(jù)

圖2 GB/T 5235—2007中鎳材化學(xué)成分含量要求

4 應(yīng)對措施

(1)板片安裝膠條時(shí)必須逐一檢查確保膠條安裝到位且粘接牢固，避免因安裝原因造成膠條損壞。如果膠條損壞量超過總數(shù)的1/3，更換全部膠條。

(2)考慮到板片、膠條、壓板均存在問題，對換熱器進(jìn)行了更換，主要變化為：①將密封膠條材質(zhì)更換為氟橡膠，氟橡膠耐高溫250 ℃，可在200 ℃以下長期使用;②將法蘭翻邊厚度改為3.5 mm，加強(qiáng)其強(qiáng)度。

(3)檢修換熱器時(shí)，拆裝及清洗板片要做到輕拿輕放，嚴(yán)禁粗暴操作；安裝換熱器作業(yè)過程中，使用專業(yè)緊固工具。

(4)在采購新的換熱器時(shí)，與廠家簽訂技術(shù)協(xié)議，明確關(guān)鍵技術(shù)要求、執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)資料、出廠試驗(yàn)要求、驗(yàn)收要求等，如要求廠家提供板片化學(xué)成分檢測報(bào)告，驗(yàn)收時(shí)使用光譜儀對板片化學(xué)成分進(jìn)行檢測或送第三方檢測，確保換熱器板片質(zhì)量達(dá)標(biāo)。

5 結(jié)語

換熱器運(yùn)行效果與換熱器板片膠條選型，設(shè)備、備件驗(yàn)收及日常檢修質(zhì)量有很大關(guān)系，要從設(shè)備采購、到貨驗(yàn)收、日常檢維修管理等方面加強(qiáng)管控，實(shí)現(xiàn)設(shè)備全生命周期管理，讓設(shè)備更好地為生產(chǎn)服務(wù)。