煤直接液化催化劑廢水蒸發器空冷管束防腐技術探索

鄔耀飛

摘 要：煤直接液化催化劑廢水蒸發器蒸發出來的蒸汽含有少量的硫酸鹽等雜質，通過絲網除沫器進行了過濾，由于絲網除沫器的局限性不能完全將蒸汽中硫酸鹽過濾掉，致使含有少量硫酸鹽的蒸汽通過絲網除沫器進入空冷器管束內，造成空冷管束的內壁及換熱管與上管板焊縫處嚴重腐蝕，在介質來源無法改變的前提下，將對空冷器管束本身進行改造。該文對蒸發器空冷管束的材質升級、改型做了簡要闡述，并對蒸發器空冷管束管板及內壁做防腐的技術進行了探索研究。

關鍵詞：煤直接液化 空冷管束 防腐 SHY-99

中圖分類號：X703 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）06（c）-0119-02

煤直接液化催化劑廢水蒸發器蒸發出來的蒸汽經過絲網除沫器進入空冷器內進行冷凝，由于絲網除沫器的特殊性，不能完全避免蒸發器蒸發出來的蒸汽產生霧沫夾帶現象，導致產品蒸汽含有少量硫酸鹽等雜質進入空冷管束內，對空冷管束管板與換熱管的焊縫及換熱管上部造成腐蝕。空冷管束如進行材質升級費用非常昂貴，價格是目前使用空冷器的8倍左右，橢圓管空冷管束目前了解只能做碳鋼材質無法做成不銹鋼材質的空冷管束，做圓管的空冷管束換熱面積需重新核算、尺寸需要更改且進入冬季后圓管的空冷管束極易發生凍害，無法正常使用，所以對蒸發器空冷管束在內壁做防腐上進行了探索研究。

1 煤直接液化催化劑廢水蒸發器空冷管束在存在問題及概況

1.1 煤直接液化催化劑廢水蒸發器空冷管束概況

1.1.1 工作參數及材質

工作壓力：64～86k；工作溫度：93℃～103℃，主蒸汽管線材質：316L；主空冷入口管線及主空冷管束材質：碳鋼。工藝介質分析指標。（見表1）

1.2 煤直接液化蒸發器空冷管束在使用中存在的問題

煤直接液化催化劑廢水蒸發器空冷器為斜頂式空冷器每列空冷有24片管束共計兩列，每4片空冷管束對應1臺風機，空冷管束換熱管為雙層橢圓管。從2010年投用后空冷器管束頻繁發生泄漏，停工后檢查發現蒸發器空冷管束焊縫及內壁腐蝕嚴重，在空冷管束上管板焊縫及換熱管內壁上有少量硫酸鹽積存，上管板與換熱管焊縫有明顯腐蝕且換熱管管壁明顯減薄，蒸發器空冷管束每次發生泄漏的部位主要發生在上管板與換熱管的焊縫處與靠近焊縫的換熱管處，蒸發器產生的蒸汽無法被空冷器完全冷凝，蒸發器空冷負壓無法正常維持，使整個蒸發系統處理負荷下降。

經過兩次檢修發現蒸發器內絲網除沫器上板結硫酸鹽較多，分析空冷器上管板上少量積鹽是由產品蒸汽通過絲網除沫器霧沫夾帶產生，由于這種煤直接液化蒸發器特殊工藝，蒸發器蒸發出來的產品蒸汽只經過絲網除沫器直接進入空冷管束，如有操作不當、工況波動或絲網除沫器效果不好等原因，會使絲網除沫器產生硫酸鹽板結加劇絲網a除沫器霧沫夾帶的發生，造成蒸發器空冷管束的腐蝕。

蒸發器空冷管束腐蝕嚴重無法滿足蒸發裝置長周期穩定運行，根據上述情況準備對蒸發器空冷管束進行材質升級或更改形式，但經過調研發現對蒸發器空冷管束材質升級的價格是目前空冷管束的8倍左右，而且不銹鋼橢圓管空冷無法制作，其中鍍鋅翅片施工難度較大。如將橢圓管空冷改為普通不銹鋼圓管空冷需要重新核算換熱面積，且在冬季運行中圓管空冷管束防凍難度極大，無法滿足裝置正常運行。經與多家換熱器防腐單位溝通并針對現有蒸發器空冷管束使用介質、溫度、壓力及非正常工況下的了解，并特別對空冷管束導熱系數做了要求，各防腐單位均有做好蒸發器空冷管束的想法。

2 煤直接液化蒸發器空冷管束防腐的選用

從運行成本及投資角度考慮，將在蒸發器空冷管束內表面做防腐層，經過與多家防腐公司溝通決定在將各公司做好的防腐掛片放置在空冷管束內進行試驗。各個單位根據蒸發器空冷工況制作的掛片在運行一個周期后發現SHY-99防腐涂料的使用效果較好，根據價格等綜合因素考慮決定將新購置的兩片管束進行防腐。

2.1 SHY99防腐涂料特點介紹

SHY-99涂料是我單位與山東華儀科技開發有限公司針對蒸發器空冷管束的介質、壓力、溫度等工況選用的一種涂料由改性耐熱、防蝕高分子合成樹脂和耐熱、耐蝕性、填料及特種添加劑，經特殊生產工藝加工研制開發的單組份新型冷換設備專用防腐涂料。該涂料除具有前兩代涂料耐酸、耐堿、耐油、耐有機溶劑和鹽、水溶液等介質腐蝕的特性外，還具有以下特點：（1）耐溫性高，長期使用溫度在240℃以下，能滿足煉油企業中低溫部位使用。（2）能耐240℃，10 kg蒸汽吹掃。能滿足煉油廠開停工蒸汽掃線要求。（3）可根據介質的不同，進行配方微調，以滿足煉廠不同介質要求。（4）硬度高，可耐一定強度的沖擊涂層不脫落。（5）該涂料的物理指標及化學指標（見表2）。漆膜耐化學介質性能指標（見表3）。

2.2 適用范圍及年限

適用于石油煉制、石油化工、化纖、化肥、氯堿、發電、冶金、食品、制藥等行業生產所需的冷凝器、油冷器、換熱器、空冷器、貯冷器、凝汽器及壓力容器的腐蝕防護。

涂料使用溫度、工作溫度≤240℃。

2.3 SHY99防腐涂料的施工要求

進件驗收及預處理；管束應已打壓試漏，無可見漏焊等；管束應無可見磨傷、硌傷、列管彎曲、擠靠等機械損傷，發現上述情況及時通知設備制造商進行處理；管束應無影響正常施工的結構問題、材質問題。

2.3.1 表面化學清洗

（1）堿洗除油：將堿液通過循環泵泵入需清洗除油的設備后進行清洗，清洗完畢后中和并水洗，然后進行檢驗；設備工作表面應水膜完整并達到浸潤狀態。

（2）酸洗除銹：將堿液通過循環泵泵入需清洗除繡的設備后進行化學處理，處理完露出金屬本色，除銹酸洗應達到JB/T6978中附錄B“鋼鐵件酸洗后的表面狀態”的要求。

（3）鈍化：將設備吊入鈍化液槽中進行鈍化處理，時間為30 min。

（4）干燥：進加熱爐進行烘干處理，一般干燥后24 h內涂刷第一道底漆。

2.3.2 管束涂裝施工

（1）調漆：按施工技術要求將分裝的SHY-99防腐涂料和專用稀釋劑按比例混合攪勻，施工時采用40～100目篩網漸次過濾。（2）將調好的漆通過循環泵泵入設備內，保證設備灌滿停留5 min放出涂料并控干。（3）涂裝表面必須干燥。每道漆涂敷后應在空氣中表干，判斷漆膜實干的方法為以手指用力按壓漆膜不出現指紋為準。（4）漆膜表干后，方可送入固化爐中按照步驟8的規定進行高溫固化。固化合格后進行下一道漆的涂裝。（5）升溫速度控制在每小時小于30℃，第一層到此外層漸次升溫，最后一道漆200±5℃恒溫2 h。（6）涂第二遍漆：重復驟1和步驟2。（7）SHY-99涂料共涂裝4遍，干膜總厚度不小于120 ?m。（8）質量檢測：涂層均勻，總厚度不小于120 um；外觀光潔平整，顏色正常，表面無油、無銹，不露金屬本色。無流掛、滴墜。

3 煤直接液化蒸發器空冷管束使用現狀

2012年將新購置的兩臺蒸發器空冷管束管內壁及上、下管板做了SHY-99涂料，安裝后在使用過程中未發現冷卻效果與其它空冷管束有明顯差別，使用效果良好。在2013年裝置大檢修中對蒸發器空冷管束進行專項檢查，發現做過SHY-99涂料的空冷管束換熱管內表面及管板上防腐層完好未發現明顯腐蝕，但未做過防腐層的空冷管束換熱管內表面及管板均有不同程度的腐蝕。

4 結語

煤直接液化催化劑廢水蒸發器空冷管束腐蝕經過多年的研究探索，根據蒸發器空冷管束做完防腐使用2～3年的試驗效果，且SHY-99涂料在該工況下使用未發生鼓包、起皺、脫落等現象分析，SHY-99涂料在煤直接液化催化劑廢水蒸發器空冷的工況下可以繼續使用數年，要想使蒸發器空冷管束較長周期穩定運行還需要在蒸發器工藝操作的優化，SHY-99涂料的調制、施工工藝等方面進行進一步探索研究。

參考文獻

[1] 工業生產裝置的防腐蝕工程設計[M].

[2] 防腐蝕涂料技術及設備應用手冊[M].