关于浓硝酸装置中硝镁加热器的改进措施

周智（杭州龙山化工有限公司，浙江 杭州 310053）

杭州龙山化工有限公司目前有一套生产规模为10万吨/年浓硝酸装置，采用国内主流的硝酸镁间硝法生产工艺。其中硝镁加热器作为浓硝酸装置的关键设备之一，在生产中发挥着重要作用，但在行业普遍存在换热管泄漏严重，使用寿命短等情况，制约浓硝酸装置长周期稳定运行。

我装置中硝镁加热器共有五台，其规格为DN1500x6138，材质304L。管程和壳程的操作温度T=190/175℃，操作压力P=1.2MPa/常压，管程介质物料为1.3MPa，200℃过热蒸汽，壳程物料66%浓度MgNO3溶液（同时含有1%的HNO3）。其中U型换热管材质00Cr19Ni10，规格Ф25/2，管数252 根，管间距32mm，排列方式正方形，换热面F=184m2，其外形示意图如图1。

1 使用情况及原因分析

1.1 使用情况

硝镁加热器存在的主要问题换热管泄漏严重，检修频繁。其泄漏部位主要是以下地方：（1）硝镁加热器进料管处；（2）进料管下方的换热管；（3）硝镁加热器椎体上半部分。在因为腐蚀和冲刷造成换热管管壁严重减薄泄漏后，只能采用堵管的办法处理，陆续封堵数量已达总数的10%，严重影响换热效果，最终只能将其调换，按照使用经验来看，使用寿命平均约两年左右。

1.2 原因分析

造成硝镁加热器腐蚀泄漏的主要原因是腐蚀和冲刷，由于加热器管束长期接触160℃左右高温硝酸镁溶液（MgNO3溶液，其中含0.1-1%的HNO3），而造成设备腐蚀加快；

1.2.1 均匀腐蚀

硝酸镁进入硝镁加热器，HNO3 浓度为1.0%左右，经加热脱硝后HNO3 浓度降至0.2%左右通过溢流管流入稀镁槽。在硝镁加热器170℃左右的条件下，0.2%左右的含硝量会对1Crl8Ni9Ti 不锈钢造成很快的腐蚀，而在硝镁入口处稀镁含HNO3 浓度为1.0%左右，在此处局部发生的腐蚀比较均匀，故称之为均匀腐蚀。

1.2.2 应力腐蚀

由于生产稀硝酸所用脱盐水中含有C1－，将其带入了浓硝酸装置中，会使不锈钢表面在硝酸溶液中生成的钝化保护膜遭到破坏，从而产生的腐蚀，称之为应力腐蚀。

1.2.3 晶间腐蚀

晶间腐蚀的原因是晶界贫铬造成的，钢的含铬量≥13%时，其表面能生成一层坚硬可靠的Cr2O3保护膜，对钢材内部起到保护作用，使钢材具有较高的抗腐蚀能力；当含铬量＜13%时，钢材的耐腐蚀能力就会显著下降在焊缝附近，由于焊接时局部受热，致使碳原子在晶界以含铬量很高的碳化物析出，使晶界的含铬量减少，因此在含硝酸的溶液中易发生晶间腐蚀。

1.2.4 冲刷磨损

由于硝酸镁加热器的进口的物料是由于是66%浓度左右MgNO3 溶液，硝酸镁溶液是一种含有颗粒状的物料，其从进口高速冲下，对列管及壳体冲刷是十分严重，极易造成设备壁厚减薄从而发生泄漏。

2 采取的应对措施

为了有效的解决硝酸镁加热器使用现状中存在的以上问题，可以从以下几个方面做起：

图一 硝酸镁加热器示意图

图二 硝镁加热器器进料管改造示意图

2.1 原料及生产控制

生产中主要控制好稀镁含硝，尽量将稀镁含硝酸浓度降至0.1%左右，控制措施如下：（1）减小浓硝酸镁进料量或增加稀硝酸进料量，减小配料比，调整稀硝酸镁浓度在64-75%。（2）关小硝镁蒸发器的加蒸汽调节阀，降低硝镁蒸发器温度，从而调整浓硝酸镁浓度在72-76%。（3）定期对硝酸镁进行沉降、置换，提高硝酸镁脱水能力，有效降低稀镁含硝。（4）从工艺上减少减少C1－的来源，在弄硝酸系统中对各冷却盘管加强查漏、堵漏避免其进入系统，在原料稀硝酸生产中将C1－浓度高的硝酸排到酸槽。另行处理回用。

2.2 设备结构的改造

主要采取以下改进：①在硝镁加热器旁安装一缓冲罐，改变硝镁加热器的进料位置及方向。通过增加缓冲罐避免了硝酸镁直接冲刷进料管，改变进料方向减小了硝酸镁对筒体及下方的冲刷力度。②在硝镁进口处正对的U 形管束安装一弧形聚四氟乙烯板，减少对其直接冲刷换热管。

3 结语

通过对硝镁加热器从生产控制、选材、工艺防腐控制及设备改造等几方面出发，进行以上的改造和改进措施，已经使其使用寿命从两年延长至四年以上，是值得在行业内推广的改造经验。

[1]张正滨.硝酸镁法生产浓硝酸的加热器改造，无机盐工业，2007年第2期.

[2]孙志高等.浓硝酸生产中硝酸镁加热器腐蚀原因与控制，石油和化工设备，2013，（4）.

[3]王均有.硝酸镁加热器的改进设计，中氮肥，2012 年02期.