關(guān)于濃硝酸裝置中硝鎂加熱器的改進(jìn)措施

周智（杭州龍山化工有限公司，浙江 杭州 310053）

杭州龍山化工有限公司目前有一套生產(chǎn)規(guī)模為10萬(wàn)噸/年濃硝酸裝置，采用國(guó)內(nèi)主流的硝酸鎂間硝法生產(chǎn)工藝。其中硝鎂加熱器作為濃硝酸裝置的關(guān)鍵設(shè)備之一，在生產(chǎn)中發(fā)揮著重要作用，但在行業(yè)普遍存在換熱管泄漏嚴(yán)重，使用壽命短等情況，制約濃硝酸裝置長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行。

我裝置中硝鎂加熱器共有五臺(tái)，其規(guī)格為DN1500x6138，材質(zhì)304L。管程和殼程的操作溫度T=190/175℃，操作壓力P=1.2MPa/常壓，管程介質(zhì)物料為1.3MPa，200℃過(guò)熱蒸汽，殼程物料66%濃度MgNO3溶液（同時(shí)含有1%的HNO3）。其中U型換熱管材質(zhì)00Cr19Ni10，規(guī)格Ф25/2，管數(shù)252 根，管間距32mm，排列方式正方形，換熱面F=184m2，其外形示意圖如圖1。

1 使用情況及原因分析

1.1 使用情況

硝鎂加熱器存在的主要問(wèn)題換熱管泄漏嚴(yán)重，檢修頻繁。其泄漏部位主要是以下地方：（1）硝鎂加熱器進(jìn)料管處；（2）進(jìn)料管下方的換熱管；（3）硝鎂加熱器椎體上半部分。在因?yàn)楦g和沖刷造成換熱管管壁嚴(yán)重減薄泄漏后，只能采用堵管的辦法處理，陸續(xù)封堵數(shù)量已達(dá)總數(shù)的10%，嚴(yán)重影響換熱效果，最終只能將其調(diào)換，按照使用經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，使用壽命平均約兩年左右。

1.2 原因分析

造成硝鎂加熱器腐蝕泄漏的主要原因是腐蝕和沖刷，由于加熱器管束長(zhǎng)期接觸160℃左右高溫硝酸鎂溶液（MgNO3溶液，其中含0.1-1%的HNO3），而造成設(shè)備腐蝕加快；

1.2.1 均勻腐蝕

硝酸鎂進(jìn)入硝鎂加熱器，HNO3 濃度為1.0%左右，經(jīng)加熱脫硝后HNO3 濃度降至0.2%左右通過(guò)溢流管流入稀鎂槽。在硝鎂加熱器170℃左右的條件下，0.2%左右的含硝量會(huì)對(duì)1Crl8Ni9Ti 不銹鋼造成很快的腐蝕，而在硝鎂入口處稀鎂含HNO3 濃度為1.0%左右，在此處局部發(fā)生的腐蝕比較均勻，故稱之為均勻腐蝕。

1.2.2 應(yīng)力腐蝕

由于生產(chǎn)稀硝酸所用脫鹽水中含有C1－，將其帶入了濃硝酸裝置中，會(huì)使不銹鋼表面在硝酸溶液中生成的鈍化保護(hù)膜遭到破壞，從而產(chǎn)生的腐蝕，稱之為應(yīng)力腐蝕。

1.2.3 晶間腐蝕

晶間腐蝕的原因是晶界貧鉻造成的，鋼的含鉻量≥13%時(shí)，其表面能生成一層堅(jiān)硬可靠的Cr2O3保護(hù)膜，對(duì)鋼材內(nèi)部起到保護(hù)作用，使鋼材具有較高的抗腐蝕能力；當(dāng)含鉻量＜13%時(shí)，鋼材的耐腐蝕能力就會(huì)顯著下降在焊縫附近，由于焊接時(shí)局部受熱，致使碳原子在晶界以含鉻量很高的碳化物析出，使晶界的含鉻量減少，因此在含硝酸的溶液中易發(fā)生晶間腐蝕。

1.2.4 沖刷磨損

由于硝酸鎂加熱器的進(jìn)口的物料是由于是66%濃度左右MgNO3 溶液，硝酸鎂溶液是一種含有顆粒狀的物料，其從進(jìn)口高速?zèng)_下，對(duì)列管及殼體沖刷是十分嚴(yán)重，極易造成設(shè)備壁厚減薄從而發(fā)生泄漏。

2 采取的應(yīng)對(duì)措施

為了有效的解決硝酸鎂加熱器使用現(xiàn)狀中存在的以上問(wèn)題，可以從以下幾個(gè)方面做起：

圖一 硝酸鎂加熱器示意圖

圖二 硝鎂加熱器器進(jìn)料管改造示意圖

2.1 原料及生產(chǎn)控制

生產(chǎn)中主要控制好稀鎂含硝，盡量將稀鎂含硝酸濃度降至0.1%左右，控制措施如下：（1）減小濃硝酸鎂進(jìn)料量或增加稀硝酸進(jìn)料量，減小配料比，調(diào)整稀硝酸鎂濃度在64-75%。（2）關(guān)小硝鎂蒸發(fā)器的加蒸汽調(diào)節(jié)閥，降低硝鎂蒸發(fā)器溫度，從而調(diào)整濃硝酸鎂濃度在72-76%。（3）定期對(duì)硝酸鎂進(jìn)行沉降、置換，提高硝酸鎂脫水能力，有效降低稀鎂含硝。（4）從工藝上減少減少C1－的來(lái)源，在弄硝酸系統(tǒng)中對(duì)各冷卻盤管加強(qiáng)查漏、堵漏避免其進(jìn)入系統(tǒng)，在原料稀硝酸生產(chǎn)中將C1－濃度高的硝酸排到酸槽。另行處理回用。

2.2 設(shè)備結(jié)構(gòu)的改造

主要采取以下改進(jìn)：①在硝鎂加熱器旁安裝一緩沖罐，改變硝鎂加熱器的進(jìn)料位置及方向。通過(guò)增加緩沖罐避免了硝酸鎂直接沖刷進(jìn)料管，改變進(jìn)料方向減小了硝酸鎂對(duì)筒體及下方的沖刷力度。②在硝鎂進(jìn)口處正對(duì)的U 形管束安裝一弧形聚四氟乙烯板，減少對(duì)其直接沖刷換熱管。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)硝鎂加熱器從生產(chǎn)控制、選材、工藝防腐控制及設(shè)備改造等幾方面出發(fā)，進(jìn)行以上的改造和改進(jìn)措施，已經(jīng)使其使用壽命從兩年延長(zhǎng)至四年以上，是值得在行業(yè)內(nèi)推廣的改造經(jīng)驗(yàn)。

[1]張正濱.硝酸鎂法生產(chǎn)濃硝酸的加熱器改造，無(wú)機(jī)鹽工業(yè)，2007年第2期.

[2]孫志高等.濃硝酸生產(chǎn)中硝酸鎂加熱器腐蝕原因與控制，石油和化工設(shè)備，2013，（4）.

[3]王均有.硝酸鎂加熱器的改進(jìn)設(shè)計(jì)，中氮肥，2012 年02期.