搪玻璃再沸器爆瓷原因分析

賀良泳(永農(nóng)生物科學(xué)有限公司， 浙江 紹興 312300)

搪玻璃再沸器爆瓷原因分析

賀良泳(永農(nóng)生物科學(xué)有限公司， 浙江 紹興 312300)

搪玻璃設(shè)備爆瓷的原因諸多，結(jié)合使用實(shí)際工況對(duì)本公司搪玻璃再沸器爆瓷原因分析，對(duì)后續(xù)改造提供經(jīng)驗(yàn)。

搪玻璃；再沸器；爆瓷原因

本公司在草銨膦生產(chǎn)工藝中采用Strecker合成法[1]，在AJJ中間體經(jīng)鹽酸酸解回流得到酸性乙醇，以及銨鹽母液減壓蒸出來的酸性甲醇，在精餾回收乙醇或甲醇的時(shí)候，以往需要先將酸性乙醇或甲醇加液堿調(diào)節(jié)pH>7，以滿足不銹鋼316L材質(zhì)精餾塔使用要求。但形成的氯化鈉鹽并沒有分離，進(jìn)入精餾塔釜中會(huì)出現(xiàn)游離的Cl-，而且塔釜液溫度高達(dá)97℃，對(duì)不銹鋼的腐蝕極其嚴(yán)重。

為了避免中和加堿產(chǎn)生氯化鈉鹽，在車間改造的時(shí)候新增搪玻璃精餾塔，規(guī)格為DN1000×17750，填料段長(zhǎng)13米；搪玻璃再沸器規(guī)格為DN900×30m2×2臺(tái)；以及兩臺(tái)石墨冷凝器，均有良好的耐酸腐蝕性能。搪玻璃層的主要材料是SiO2，對(duì)鹽酸在25～100℃內(nèi)耐腐蝕性能均為優(yōu)良[2]。

1 搪玻璃再沸器爆瓷腐蝕分析

(1)搪玻璃再沸器情況介紹。購買的再沸器共分四段，上下封頭，兩段長(zhǎng)均為1.5米的換熱段，如示意圖1。采用熱虹吸式原理安裝。進(jìn)搪玻璃管束液體溫度為98～100℃，夾套蒸汽進(jìn)壓力為0.25MPa(設(shè)計(jì)夾套壓力為0.4MPa)對(duì)應(yīng)溫度為127℃，接觸液體為甲醇和酸性水(酸為鹽酸)。塔釜液pH為1.26，氯離子質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.23%。

在使用10天左右，中控發(fā)現(xiàn)塔釜液位波動(dòng)較大，現(xiàn)場(chǎng)巡檢人員也發(fā)現(xiàn)蒸汽冷凝水有鹽酸氣味，并用pH試紙檢測(cè)為強(qiáng)酸性。設(shè)備技術(shù)員分析是塔釜物料混入蒸汽冷凝液中，也就是說再沸器管束已經(jīng)出現(xiàn)破損穿孔。在停車后拆分再沸器，發(fā)現(xiàn)在兩段換熱段連接的換熱管與管板過渡區(qū)有明顯的搪瓷破損，并用電火花檢測(cè)管束，有兩根檢查不合格。

圖1 搪玻璃再沸器（立式）

(2)搪玻璃再沸器爆瓷原因分析。由于鋼板與搪瓷釉屬于兩種不同的材質(zhì)，在材料的延伸率，抗拉強(qiáng)度，熱膨脹系數(shù)等均存在較大差異。雖然引起爆瓷的原因諸多，但結(jié)合實(shí)際工況，有的并不是直接原因，比如機(jī)械外力作用等。所以此處需具體分析，找出可能造成爆瓷的原因。

①由于溫差急劇變化造成。搪瓷層熱膨脹系數(shù)要比鋼材小5%～15%[3]。Ф25換熱管內(nèi)壁的搪玻璃，受力分布比較均勻，而且在平面內(nèi)，所以爆瓷概率較低。但管與管板焊接處成圓弧型過渡，受力不一定全在搪瓷層平面上，而有一部分力指向空間，會(huì)是搪玻璃爆瓷的驅(qū)動(dòng)力。在此爆瓷設(shè)備上，剛開始由于是常溫冷料，塔釜內(nèi)與再沸器里壓力相同，所以液面在同一水平面上。而夾套的127℃蒸汽4t/h的流量進(jìn)入，兩側(cè)溫差在100℃左右。此時(shí)鋼材會(huì)因?yàn)槭軣崤蛎涀冃?，而搪瓷層不能與鋼材同步等效變形，產(chǎn)生一種不和諧應(yīng)力，會(huì)使搪瓷有爆瓷的傾向。

②由于再沸器里面氣-液體作用。立式熱虹吸再沸器，是因?yàn)樵俜衅髟谶M(jìn)行熱交換后呈氣-液混合相，密度要比塔釜密度小，從而產(chǎn)生壓頭推動(dòng)力，促使不斷循環(huán)。在換熱器下段熱交換后受熱產(chǎn)生氣泡，在上升過程中會(huì)不斷長(zhǎng)大，破裂，最終使氣體夾帶液體向上運(yùn)動(dòng)。由于此設(shè)備是兩段換熱器通過卡子連接，中間產(chǎn)生約15mm的空腔，當(dāng)下段的氣泡沿管束運(yùn)動(dòng)到空腔后，約束條件減少而重新分配，然后進(jìn)入上段換熱器管束內(nèi)繼續(xù)進(jìn)行熱交換。氣泡在空腔的管板處，會(huì)無規(guī)則撞擊管板的搪瓷層，然后破裂，對(duì)搪瓷層產(chǎn)生一種“爆破力”，這種力也是爆瓷的傾向。

③安裝時(shí)造成搪瓷層破壞。雖然搪瓷再沸器在入廠時(shí)拆除分段檢查，對(duì)換熱管、管板、封頭進(jìn)行電火花測(cè)試并檢測(cè)均合格，但不能保證在二次組裝及就位安裝的時(shí)候，因?yàn)榭ㄗ邮芰^大或者異物掉入造成搪瓷表面破損，然后在上述兩種情況及強(qiáng)酸環(huán)境下加速腐蝕。

2 結(jié)語

搪玻璃設(shè)備雖然有優(yōu)良耐酸性能，但也有諸多缺點(diǎn)，尤其是在溫差變化大及應(yīng)變力復(fù)雜的情況下，選用需要謹(jǐn)慎。掌握爆瓷的原因，控制住爆瓷的短板，在以后使用中還是有廣闊的空間。畢竟耐酸的鈦材類設(shè)備投資費(fèi)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于搪玻璃設(shè)備。

[1]毛明珍，何琦文，張曉光，等.草銨膦的合成研究進(jìn)展[J].農(nóng)藥,2014,53(6):391-393.

[2]左景伊.腐蝕數(shù)據(jù)手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1991.

[3]蔣偉忠，厲益駿.搪瓷與搪玻璃[M].北京：中國(guó)輕工出版社，2013.

Cause Analysia of Blasting Porcelain of Fiber Glass reboiler

He LiangYong(YongNong Bio-Sciences CO.,LTD, ShaoXing 312300)

Explosion of porcelain for many reasons,combined with the actual working conditions of the fiber glass reboiler explosion porcelain causes analysis of the follow-up transformation to provide expereence.

fiber glass;reboiler;explosion porcelain