煉油化工設備換熱器的密封泄露問題及其處理措施探析

李進軍

摘要：對于煉化企業而言，煉油化工生產中，因為工藝的需求，在工藝流程中往往需要換熱器來應對各種不同的換熱方式，所以化工廠一般在進行這項熱傳遞過程時選用的設備就是換熱器，它能夠讓工藝生產的熱量從高溫的流體往低溫的流體傳遞，以此來滿足工藝上的需要。換熱器在日常化工生產中是常用設備，其性能穩定性是至關重要的，如果造成密封泄露則會影響化工生產，導致兩種流體的混合，可能會引發安全事故。筆者在本文主要來探討煉油化工設備換熱器的密封泄漏問題及處理措施。

關鍵詞：煉油化工；換熱器；密封泄露；處理措施

一、換熱器在煉油化工中的實際應用

換熱器在煉油工藝生產中經常被用于物品的加熱、冷卻和蒸發過程中如果按照換熱用途或者是換熱目的可細分為加熱器、冷卻器和冷凝器三種；按照換熱方法可分為間壁式、混合式和蓄熱式；另外按換熱器的傳熱面結構又可分為管式和板式等。換熱器處于工作狀態中需要注意的幾點有：

①新安裝或者剛檢修完的換熱器在投入使用之前必須進行試壓。

②換熱器在開始之前需要先通冷流后通熱流，在結束時則要先停熱流后停冷流，以保護換熱器不受不規則的熱脹冷縮效應引起泄漏或損壞。

③固定管式和板式的換熱器不能夠單向受熱，浮動式換熱器的管殼兩邊的溫差也不能夠相差太大。

④換熱器在啟動過程中，換熱器的排氣閥應一直處于打開狀態，便于排出全部氣體，在啟動結束后應立即關閉。

⑤如果在化工過程使用碳氫化合物，在向換熱器裝入碳氧化合物之前最好使用惰性氣體去除換熱器中的閑雜空氣，避免加熱過程中引發爆炸。

⑥使用蒸汽加熱器或停工清潔時，引汽前務必要切凈冷凝水，并使通汽過程緩慢進行，防止水擊。換熱器一方通汽過程中另一方的放空閥必須保持開放，以防壓強過高損壞設備。停用換熱器時，應開放換熱器排氣閥及疏水閥，防止工業冷卻形成真空環境損壞生產設備。

⑦空冷器使用時要注意各部分流量均勻，確保冷卻效果。

⑧工作人員需要經常注意監視防止泄漏。

二、煉油化工換熱器的密封泄漏問題原因分析

（一）換熱器表面的腐蝕和磨損

腐蝕物質和金屬原件的表面，兩者的相對運動速度較快，因此導致了院件部分表面受到嚴重的腐蝕損壞，這類腐蝕就是原件磨損腐蝕，簡稱磨損。造成這種腐蝕損壞的介質，可能是各種氣體、液體或固體的微小顆粒、氣泡里的氣體等。磨損腐蝕是高速的流體對金屬構件表面產生的腐蝕產物的機械性沖劇影響和裸露金屬表面的腐蝕作用的綜合體現。

然而，由于石油化工生產中的介質，會有一定程度的粘附。為了防止介質在生產過程中沉積和結垢，要求介質速度大于2M/O的高速流體，尤其是含有細顆粒和氣體池的高速流體，沖刷傳熱表面，造成壓力。在局部表面為幾十兆帕，從而引起金屬表面的疲勞侵蝕。雖然在設計中，為了防止管道在上部流體進入殼體時直接受到沖擊或沖刷，但在殼體進口處的管束上安裝了防沖刷板，但由于長期沖刷，抗沖刷板也會受到損壞。流體或固體顆粒此外，由于振動或微動的原因常常導致擋板在普孔磨損。磨損和腐蝕的外部特征通常呈馬蹄形凹面或溝槽形狀，通常在流體流動方向切入金屬表面。

（二）沉積物引起的電化學腐蝕

當介質流動不均勻或停滯，很容易在換熱管表面形成沉積物。由于沉積物的不連續、不穩定和不均勻，裂紋和房子在一些地方形成，與電化學腐蝕是由于在裂縫之間的差異形成的氧。包括：陽極氧化反應的金屬溶解；陰極還原反應，還原（中性或堿性溶液）；陰極還原反應，還原（酸性溶液）；同時，由于生成的腐蝕產物導致了縫內縫外的電化學不平衡，從而引發了更為嚴重的腐蝕。

（三）換熱管水側的腐蝕

換熱器常用水來作為熱交換介質。因此常用水的腐蝕不容小視。水的腐蝕主要成因是水中pH值偏低水汽滲透溶解氧的存在導致的，和水中的負離子侵蝕導致了化學或電化學腐蝕。因此，煉油化工換熱管設備表面防腐防蝕要求是：防腐表面具有良好的吸附力、導熱性、耐溫變性和較大的硬度。同時，還需具有優良的耐化學腐蝕性、高抗水蒸氣滲透性和一定的阻垢性能。

三、換熱器泄露的處理措施

（一）換熱器的防腐涂料及其應用

一層薄薄的金屬涂層或無機涂層，能夠在金屬和周圍環境之間提供有效的屏障，這就是金屬涂層的主要作用（除鋅一類的犧牲涂層）。金屬涂層（或稱鍍層）的施工方法有電鍍火焰噴涂包鍍、熱投和蒸汽鍍。無機涂層的施工方法有噴涂滲鍍、或化學轉化。噴涂后通常在高溫環境烘烤。金屬涂層往往存在一些可變形性，而無機涂層會很脆弱，所以兩種涂層都必須要具有完全隔離的作用，這就很大考驗施工人員的技術水平，如果存在微孔或其他缺陷，則出現電偶效應，從而引起金屬局部腐蝕的加速。

CH-784防腐涂料系環氧氨基涂料，其特點是耐腐蝕、耐酸堿、耐水、耐溶劑、耐熱、漆膜物理機械性能好、硬度大、噴涂后表面光滑、附著力強、抗沖擊抗摩擦。因此，使用CH-784防腐涂料系環氧氨基涂料后的換熱器對水中不溶物摩擦力小，水垢及雜質被流動的冷卻水帶走，不易附著管壁，漆膜有明顯防腐阻垢的作用。CH-784防腐涂料系環氧氨基涂料含有金屬顏料，所以導熱系數大，漆層薄80-250pum。漆層熱阻只有1.66×10MhC/kcal，所以不易生銹結垢，能增加水的流速，提高換熱效果。

（二）綜合性密封改良方案

通過改換密封墊片類型來改善連接密封性能，但由于設計原選擇的密封墊片等級較低不能適用于高溫頻變工況，所以改選金屬纏繞墊片代替原使用的鐵包石棉墊片。在相同的工況和受力情況下金屬纏繞墊片的相對剛度系數要比鐵包石棉墊片的相對剛度系數小很多，螺栓和密封墊片的受力變形情況在改換金屬纏繞墊片后會有明顯改善。

四、結束語

綜上所述，在煉油化工生產過程中的換熱器誰被經常會出現密封泄漏等問題，主要是因為環境腐蝕、設備磨損、密封材料失效等原因造成的。為了有效解決換熱器密封泄漏問題，煉油化工企業、商家應當使用CH-784防腐涂料、漆膜等涂料，合理選用鍍層作業方法，并深入新型密封材料的研發，不斷改進密封材料的性能，適應實際煉油化工生產需求。

參考文獻：

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