濃硝酸蒸發冷卻器泄漏原因分析

高 路 劉明玉

（吉林化工學院，吉林市 132022；中石油吉林化學工業股份有限公司化肥廠，吉林市 132020）

蒸發冷卻器廣泛應用于石油化工等行業的強化換熱和提高冷卻系統性能，它具有結構緊湊、節水節能等優點。蒸發式冷卻器主要由換熱管、水循環系統和鼓風機三部分組成，管內走工藝流體，管外由噴淋水蒸發帶走管內流體熱量，并通過強排風方式帶走蒸發潛熱。某廠濃硝酸裝置中的蒸發冷卻器是用來冷卻漂白塔成品酸的關鍵設備，在設備運行過程中蒸發冷卻器入口分布器經常泄漏，使漂白塔及蒸發式冷卻器頻繁倒換，給安全穩定生產帶來危害。

一、原因分析

在生產過程中，蒸發冷卻器入口分布器經常泄漏，由于泄漏部位在蒸發冷殼體內部，給消除泄漏和更換冷卻管造成很大的困難，增加了檢修施工難度，檢修時需對漂白塔氣體出口管線和冷、熱酸管線加盲板，頻繁抽加盲板給安全生產帶來危險。

圖1 蒸發冷卻器結構圖

濃硝酸裝置采用直硝法生產濃硝酸，該方法產品消耗高，設備耐腐蝕性差，設備運行周期短，檢修頻繁。蒸發冷卻器是該裝置的一臺關鍵設備，在2009年改造前，該設備采用直排水冷卻，消耗水量大，冷卻管采用直徑φ90高純鋁管，每一臺漂白塔對應一臺換熱器。裝置改造后，改直排水冷卻為自身循環水冷卻，同時增加了每臺換熱器的換熱面積，每臺換熱器由6根直徑為φ60mm換熱管、分布器及冷卻風機組成。蒸發冷卻器內部共有9臺換熱器，如圖1所示，主要作用將漂白塔出口80℃的濃硝酸降到40℃以下，以滿足裝置的工藝需要。

蒸發式冷卻器出口濃硝酸直接進入成品酸儲槽，成品酸中NO2含量很難控制。酸中NO2含量控制偏低，使漂白塔塔頭溫度在48-50℃，造成氣體出口溫度升高、壓力增加，則漂白塔塔頭瓷環易破碎，破碎瓷環渣進入成品酸泵、重氧化塔，造成過濾器堵塞、機械密封及其它泵件損壞。另外，氣體出口溫度高，使初步冷卻器入口溫度高，初步冷卻器腐蝕加劇，產生泄漏，需要經常檢修，影響裝置的正常生產。

蒸發式冷卻器殼體由不銹鋼板組成，風機主體直接坐在殼體上，殼體鋼梁小，排風機安裝在上面的支撐架強度和剛度不夠，所以風機在運行時振動大，同時排風機葉片、轉子、緊固鋼絲繩的調節鎖扣等受氧化氮腐蝕比較嚴重，部分已斷裂，冷卻器內換熱管由于振動造成管道經常泄漏。

二、解決方法

1、改進分布器，解決分布器泄漏問題

根據蒸發冷卻器分布器安裝情況，決定把各塔入蒸發冷卻器入口的分布器，從蒸發冷卻器殼體內移到殼體外，如圖2所示，并且把分布器管徑由Φ90加粗到Φ350，Φ350的分布器用鋁板材制作。將鋁板先制成圓筒，將Φ90的鋁管和6根Φ60的鋁管分別焊在Φ350的分布器上，每根鋁管分別采用雙面焊接，保證焊接強度和焊接質量，減少泄漏，提高分布器的使用壽命，如圖3所示。改進后的分布器，降低了檢修頻次，保證了裝置生產的長周期穩定運行。

圖2 分布器現場圖

2、加裝視鏡，調控蒸氣量，降低塔頭氣體溫度

通過調節漂白塔換熱蒸氣量，降低漂白塔出口氣體溫度，在蒸發式冷卻器出口安裝視鏡，根據濃硝酸顏色的變化，對漂白塔出口氣體溫度進行調控，嚴格控制蒸發式冷卻器出口酸的溫度，酸中NO2含量由原來的0.06%提高到0.2%，塔頭溫度降低到40℃左右，氣體壓力也隨之降低，降低了設備檢修頻次，延長了初步冷卻器的使用壽命，漂白塔操作運行趨于穩定，壽命提高50%，并節約大量的低壓蒸氣。

3、冷卻風機移位改造

在換熱器四周制成鋼結構框架，將冷卻風機獨立安裝在框架上，降低冷卻風機運行中產生的振動。在蒸發冷卻器四周重新埋預埋件，加固冷卻風機基礎，把冷卻風機支撐起來把鋼絲繩鎖扣等易腐蝕件材質改成不銹鋼材質，減小腐蝕，改造后冷卻風機運行時振動減小，降低了風機的檢修頻次，使生產更加平穩。

圖3 分布器工程圖

三、改造后的效果

通過改進，減少了設備檢修和維修次數，提高了生產運行穩定性，降低了漂白塔塔頭溫度及壓力，降低了物料消耗及能源消耗，減少了對設備的損壞，同時減少了設備檢修、材料、備件費用的投入，為濃硝生產的穩定運行提供有力保證。

通過更換分布器，減少了漂白塔的開停次數，穩定了濃硝酸裝置的生產。每年可減少開停漂白塔30余次。

減少六臺排風機轉子、葉片更換次數，每年可節省6套。

通過改造，漂白塔氣體出口溫度降低10℃，初步冷卻器延長使用壽命至少一年。

四、結論

通過改造，延長了蒸發式冷卻器和漂白塔使用壽命，節約大量的低壓蒸汽，消除了設備存在的隱患，保證了生產裝置安全穩定運行，取得了良好的經濟效益，在同類生產廠家同類設備中具有一定的借鑒和推廣價值。

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