探究氯乙烯生產(chǎn)裝置的換熱器泄漏成因及其對策

張敦由(濱化集團股份有限公司，山東 濱州 256600)

0 引言

氯乙烯生產(chǎn)裝置中換熱器受材質(zhì)、構(gòu)造、冷卻水質(zhì)等各項因素影響，換熱器管口、管束、管板等各處經(jīng)常會出現(xiàn)泄露問題，這會導致物料進入到冷卻系統(tǒng)中，這不僅導致物料浪費，而且還會環(huán)境產(chǎn)生污染，會對企業(yè)的生產(chǎn)作業(yè)造成不良影響，甚至會引發(fā)安全事故，因此，要作做好對換熱器泄露問題的分析工作，保證生產(chǎn)作業(yè)的順利進行。

1 氯乙烯概述

氯乙烯是一種無色液體，其熔點為-157.9℃，沸點為-13.9℃。其具有毒性，能夠與苯和醇融合，氯乙烯時一種化學性質(zhì)穩(wěn)定的溶劑，但是要在沒有空氣和催化劑等問題的情況下。目前，氯乙烯已經(jīng)成得到了廣泛應(yīng)用，其主要被的用作有機溶劑，而也可以被用干洗劑，以及脂肪類萃取劑[1]。正是因為氯乙烯具有廣泛大的應(yīng)用空間，因此，人們加強了對其生產(chǎn)的研究。氯乙烯生產(chǎn)過程中會應(yīng)用到大量的設(shè)備，而換熱器是其中重要的一項設(shè)備，其在長期應(yīng)用期間可能會發(fā)生泄露問題，一旦出現(xiàn)泄露會對氯乙烯的生產(chǎn)造成不良影響，因此，要做好相應(yīng)分析工作。

2 換熱器發(fā)生泄露的原因

某公司對換熱器在應(yīng)用過程中泄露情況進行監(jiān)測，經(jīng)過監(jiān)測發(fā)現(xiàn)某日8℃冷卻水中氯乙烯子質(zhì)量分數(shù)超過到了41.68%，經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)全凝器中有4 根列管都發(fā)生了泄露情況[2]。作業(yè)人員將全凝器封頭拆下，完成拆卸后，經(jīng)過觀察可以發(fā)現(xiàn)列管封堵十分嚴重，特別是物料進口處，堵塞情況十分嚴重。對換熱器進行分析，可以發(fā)現(xiàn)導致泄露的原因如下：

2.1 全凝器內(nèi)存在大量雜物

(1)全凝器內(nèi)才用到水質(zhì)較差，水中含有大量的鎂、磷、鈣等各種離子，這些離子的存在降低了水質(zhì)。如果全凝器在運行過程中發(fā)生了泄露現(xiàn)象，此時，會導致污物隨著冷卻水滲入到管程中，這會導致列管和封頭出都遭受污染，長期以往，將會是列管發(fā)生堵塞，這會對后期生產(chǎn)作業(yè)的進行造成不良影響。

(2)粗氯乙烯中含有一定量的酸性物質(zhì)，酸性物質(zhì)的存在會導致列管、封頭等部位遭受到腐蝕，隨著時間的推移，鐵銹會發(fā)生聚集[3]。

(3)粗乙烯從上游不斷流入到下游，在該期間，粗氯乙烯會攜帶大量的污染物。如果在生產(chǎn)期間，冷卻器發(fā)生了泄露，這會導致少量的冷卻水被粗氯乙烯攜帶到全凝器，而粗氯乙烯氣體流速降低，這將會導致污染物沉降，各種污染物會聚集在列管，以及封頭處。

(4)在實際生產(chǎn)作業(yè)期間，為了降低的能源消耗量，適當延長了堿洗塔周期，這也就會導致堿液中存在大量雜質(zhì)，長期積累，會導致大量污垢都聚集在全凝器列管和封頭處。

2.2 粗氯乙烯中含有的S2-

(1)乙炔氣體中含有P、S，這些元素經(jīng)過化學反應(yīng)會生成HgS，其可能會將少量的粗氯乙烯帶入到全凝器中，而且在該期間會發(fā)生積累。

(2)在進行洗堿洗塔進行處理時，采用的時經(jīng)過處理后的廢水，這會導致氯乙烯中會攜帶一定量的S2-到全凝器中，會聚集在列管和封頭處。

2.3 粗氯乙烯PH值小于7

(1)氯乙烯與氧發(fā)生化學反應(yīng)會生成過氧化物，其遇水容易分解成甲醛、甲酸等各種酸性物質(zhì)，這些酸性物質(zhì)都會對碳鋼設(shè)備造成腐蝕，進而會生成大量的鐵離子，而鐵離子的存在也會促進系統(tǒng)中氯乙烯與氧氣反應(yīng)，會形成更多的酸性物質(zhì)。

(2)生成工藝子指引起泄露問題。為了對氯乙烯的偏酸情況進行分析，對粗氯乙烯進行跟蹤調(diào)查，具體數(shù)據(jù)內(nèi)容如表1 所示。

通過表1 中數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)HCL 流量與粗氯乙烯的pH 值之間關(guān)系較小，這一情況也表明兩者之間的關(guān)系不大；水洗塔出口處的HCL 含量增多后，粗氯乙烯pH 值則會降低，而當HCL含量降低時，粗氯乙烯的pH 值則會升高；堿洗塔NaOH 濃度越低，粗氯乙烯pH 值則越低。

3 預(yù)防換熱器泄露的合理措施

3.1 適當提升粗氯乙烯pH值

3.1.1 控制原料中氧氣的具體含量

(1)現(xiàn)代生氯乙烯的工藝指標要求乙炔中氧的體積分數(shù)要保持在3%以內(nèi)，氮氣中含氧體積分數(shù)則要被控制在2%以內(nèi)，而粗氯乙烯中養(yǎng)的體分數(shù)則要被控制在3%以內(nèi)，在實際生成作業(yè)開展期間，并未對HCL 長的氧含量指標的具體制定進行全面控制。要對原材料氣氣的純度進行全面控制，盡量降低原料氣體中氧的含量，避免在后續(xù)生產(chǎn)過程中，氯乙烯和氧氣反應(yīng)生產(chǎn)大量的低分子過氧物，從而對生作業(yè)的開展提供支持。

(2)轉(zhuǎn)化器觸媒抽翻作業(yè)期間，在條件允許的情況下，要盡量縮短生產(chǎn)作業(yè)時間，不得在陰雨天環(huán)境下作業(yè)，避免觸媒吸收水分，生產(chǎn)甲酸等各種酸性物質(zhì)。完成抽翻作業(yè)后，利用氮氣進行置換，置換要直到氧氮體積分數(shù)不足2%位為止。

3.1.2 脫水處理

(1)控制冷卻設(shè)備出口處的溫度，在條件允許的情況下，要盡量在低位運行，從而為生產(chǎn)作業(yè)的開展提供支持。除此之外，相關(guān)作業(yè)人員要注意，隨著溫度的不斷升高，氣柜水槽內(nèi)得水分蒸發(fā)量將會不斷變大，此時，蒸發(fā)的水蒸氣會隨著粗氯乙烯同時被壓縮到抽回系統(tǒng)中。

(2)回收廢堿罐中的氯乙烯時，為了確保作業(yè)的合理性，必須做好以下幾項內(nèi)容：①對廢堿罐進行全面分析，對罐的具體溫度進行全面控制，開展排水期間，要將廢堿罐的溫度控制在40℃，而在其他時間則要將其溫度控制在18～22℃之間，進行溫度的控制的目的就是盡量減小水分蒸發(fā)量。②針對生產(chǎn)作業(yè)過程中采用的廢堿罐，要及時開展排水作業(yè)。

(3)進行技術(shù)改造，通過對分子篩干燥和固堿干燥等方式對氯乙烯進行干燥處理。

表1 粗氯乙烯監(jiān)測數(shù)值

3.2 提升乙烯轉(zhuǎn)換率

乙烯合成是一項復(fù)雜工作，實際合成過程中對技術(shù)的要求較高，而對合成人員的綜合能力也有著較高要求，因此，要抓我氯乙烯合成崗位的每一項工作內(nèi)容，從觸媒原料入場，到回收觸媒的整個過程中，都要采取全方位無死角的方式進行管理，要對觸媒抽翻、轉(zhuǎn)換器溫度，以及轉(zhuǎn)換器調(diào)節(jié)各指標進行合理設(shè)定，并且做好相應(yīng)的控制作業(yè)，進而使轉(zhuǎn)換率偏低情況得到改變，減小實際生產(chǎn)過程中精餾工序，以及壓縮等各項操作時長，碳鋼設(shè)備在應(yīng)用時遭受到的腐蝕情況，進而使裝置能夠處于慢負荷狀態(tài)，可以高效、長周期運行，為氯乙烯生產(chǎn)作業(yè)的進行提供支持。

3.3 控制各項工藝指標

生產(chǎn)氯乙烯期間，要對生產(chǎn)作業(yè)期間的鹽酸的濃度、溫度等各項指標進行全面控制，對NaOH 的具體濃度，以及循環(huán)量等各項內(nèi)容進行全面控制，確保后續(xù)生產(chǎn)作業(yè)開展過程中，不會發(fā)生偏酸情況。尤其是要對脫酸塔內(nèi)鹽酸的具體質(zhì)量分數(shù)進行控制，使其保持在33%以內(nèi)；對于水洗塔內(nèi)的鹽酸質(zhì)量分數(shù)也要做好控制工作，因為夏季和冬季的溫度不同，這也會對生產(chǎn)造成一定程度影響，一般來說，在冬季，要將水洗塔內(nèi)的鹽酸質(zhì)量分數(shù)控制在18%～22%之間，而在夏季，則要將水洗塔內(nèi)的鹽酸質(zhì)量分數(shù)控制在11%～15%之間；而對于堿洗塔內(nèi)NaOH的質(zhì)量分數(shù)，則應(yīng)當將質(zhì)量分數(shù)控制在10%～20%之間，而對于減循環(huán)量，則要將其控制在15%以內(nèi)。

3.4 提升冷卻水水質(zhì)

循環(huán)水的水質(zhì)會對氯乙烯生產(chǎn)作業(yè)的開展造成直接影響，在生產(chǎn)作業(yè)開展期間，要改善水質(zhì)，使其可以滿足生產(chǎn)需求。為了提升水質(zhì)，要加強對水質(zhì)具體情況的監(jiān)測，及時向循環(huán)水中添加各種能夠改善水質(zhì)的添加劑，如果通過添加劑無法使水質(zhì)能夠滿足生產(chǎn)作業(yè)需求，要及時更換循環(huán)水。在生產(chǎn)作業(yè)開展期間，要每隔一個月對氯乙烯生產(chǎn)中使用循環(huán)水的設(shè)備，以及5℃冷卻水換熱設(shè)備進行一次沖洗排污，進行沖洗排污的核心目的就是避免設(shè)備在生產(chǎn)中出現(xiàn)嚴重結(jié)垢情況，嚴重結(jié)垢會導致設(shè)備在應(yīng)用期間出現(xiàn)換熱效果不良現(xiàn)象，而且也會導致水中鐵離子含量增多。

4 結(jié)語

作為氯乙烯生產(chǎn)過程中的一項重要設(shè)備，其在實際應(yīng)用過程中會出現(xiàn)泄露問題。導致?lián)Q熱器發(fā)生泄露的原因有材料自身存在問題，換熱器制造問題等。此外，氯乙烯生產(chǎn)過程中設(shè)備與工業(yè)生產(chǎn)過程中的冷卻水中的鹽類、雜質(zhì)、微生物等會發(fā)生化學反應(yīng)，會對焊縫和管板造成一定程度腐蝕。因此，在氯乙烯生產(chǎn)期間，要對生產(chǎn)過程中采用的每一臺設(shè)備進行全面管理，同時，要做好使用與維護作業(yè)，采用具有較強防腐性能的新材料，從多個角度入手，只有這樣才能達到最終的治理目的。