蒸發工序燒堿預熱器泄漏及應對措施

常勝，崔萬理，魏自強，王環

(陜西北元化工集團股份有限公司，陜西 榆林 719319)

陜西北元化工集團股份有限公司(以下簡稱“北元化工”)80萬t/a燒堿裝置蒸發工序采用瑞士博特的三效逆流降膜蒸發工藝。Ⅲ效降膜蒸發器用蒸汽直接加熱，Ⅱ效降膜蒸發器以Ⅲ效蒸發器產生的二次蒸汽作為加熱源，Ⅰ效降膜蒸發器以Ⅱ效蒸發器產生的二次蒸汽作為加熱源；Ⅰ效和Ⅱ效蒸發均在真空狀態下進行。在實際運行過程中，燒堿預熱器HE1501泄漏頻繁，嚴重影響蒸發工序的穩定運行。筆者通過研究，找出了換熱器泄漏的原因，并結合實際制定了一系列應對措施。

1 燒堿預熱器HE1501

HE1501技術參數如下:換熱面積88.35 m2，溫度175 ℃，換熱介質42%堿和50%堿，工作壓力1.2 MPa,試驗壓力1.5 MPa，板片材質Ni200，密封膠條材質為三元乙丙橡膠。生產廠家為國外某板式換熱器公司。

2 工作原理

板式換熱器是用薄金屬板壓制成具有一定波紋形狀的換熱板片，然后疊裝，用夾板、螺栓緊固而成的一種換熱器。各種板片之間形成薄矩形通道，通過板片進行熱量交換。冷熱流體依次通過板片間形成的窄小而曲折的流道，由板片進行換熱。

預熱器HE1501的作用是將50%燒堿熱量傳給42%燒堿,42%燒堿預熱升溫后被送至蒸發器。

3 現狀及原因分析

3.1 運行現狀

蒸發裝置投運1年后，預熱器HE1501板片出現不同程度腐蝕泄漏，更換板片后效果無明顯改善，蒸發工序生產運行極不穩定。

3.2 原因分析

筆者通過查閱相關資料及現場調研，認為泄漏原因有以下5個方面。

(1)板式換熱器使用膠條材質為三元乙丙橡膠，耐溫最高為150 ℃，長期使用溫度不宜高于120 ℃；而實際使用溫度超出這個要求，膠條高溫老化失效，造成堿液外漏。

(2)目前換熱器進出口法蘭翻邊厚度為1.5 mm，容易變形，且一旦出現腐蝕就會穿孔泄漏造成壓板腐蝕(壓板為碳鋼材質)，從而導致堿液外漏。

(3)在檢查維修換熱器時，對部分有問題的膠條進行了更換，緊固時為確保換熱器不漏，按照舊膠條的壓緊尺寸進行緊固，導致新膠條一次性壓縮量過大，大大降低了膠條使用壽命，且容易造成板片變形。

(4)檢修人員拆除板片及清洗板片時較為粗暴，不能做到輕拿輕放，造成板片變形。

(5)換熱器板片材質為Ni200，鎳在高溫、高濃度堿液中的腐蝕速率約為0.005 mm/a,可以忽略不計。用光譜儀對替換下來的板片進行化學成分檢測發現，鎳質量分數為98.2%～98.6%，鐵質量分數為0.20%～0.27%(見表1)，與GB/T 5235—2007《加工鎳及鎳合金化學成分和產品形狀》[1]中的鎳材化學成分含量要求(見表2)對比發現，鎳含量和鐵含量均超出標準含量要求。查找相關資料得知：當鐵質量分數>0.2%時，鎳在堿液中的腐蝕速率為0.2～0.3 mm/a，約占板片厚度的28%～42%(板片厚度0.7mm)，再加之堿液沖刷及其他因素影響，大大縮短了板片的使用壽命，尤其是板片流道部位腐蝕較為嚴重[2]。通過查找技術協議及現場了解，之前技術協議只對板片材質進行了要求，未要求廠家提供相關質量證明，驗收時也只是表觀驗收，存在板片質量不達標情況。

表1 板片化學成分的光譜儀檢測數據

圖2 GB/T 5235—2007中鎳材化學成分含量要求

4 應對措施

(1)板片安裝膠條時必須逐一檢查確保膠條安裝到位且粘接牢固，避免因安裝原因造成膠條損壞。如果膠條損壞量超過總數的1/3，更換全部膠條。

(2)考慮到板片、膠條、壓板均存在問題，對換熱器進行了更換，主要變化為：①將密封膠條材質更換為氟橡膠，氟橡膠耐高溫250 ℃，可在200 ℃以下長期使用;②將法蘭翻邊厚度改為3.5 mm，加強其強度。

(3)檢修換熱器時，拆裝及清洗板片要做到輕拿輕放，嚴禁粗暴操作；安裝換熱器作業過程中，使用專業緊固工具。

(4)在采購新的換熱器時，與廠家簽訂技術協議，明確關鍵技術要求、執行標準、技術資料、出廠試驗要求、驗收要求等，如要求廠家提供板片化學成分檢測報告，驗收時使用光譜儀對板片化學成分進行檢測或送第三方檢測，確保換熱器板片質量達標。

5 結語

換熱器運行效果與換熱器板片膠條選型，設備、備件驗收及日常檢修質量有很大關系，要從設備采購、到貨驗收、日常檢維修管理等方面加強管控，實現設備全生命周期管理，讓設備更好地為生產服務。