蒸发工序烧碱预热器泄漏及应对措施

常胜，崔万理，魏自强，王环

(陕西北元化工集团股份有限公司，陕西 榆林 719319)

陕西北元化工集团股份有限公司(以下简称“北元化工”)80万t/a烧碱装置蒸发工序采用瑞士博特的三效逆流降膜蒸发工艺。Ⅲ效降膜蒸发器用蒸汽直接加热，Ⅱ效降膜蒸发器以Ⅲ效蒸发器产生的二次蒸汽作为加热源，Ⅰ效降膜蒸发器以Ⅱ效蒸发器产生的二次蒸汽作为加热源；Ⅰ效和Ⅱ效蒸发均在真空状态下进行。在实际运行过程中，烧碱预热器HE1501泄漏频繁，严重影响蒸发工序的稳定运行。笔者通过研究，找出了换热器泄漏的原因，并结合实际制定了一系列应对措施。

1 烧碱预热器HE1501

HE1501技术参数如下:换热面积88.35 m2，温度175 ℃，换热介质42%碱和50%碱，工作压力1.2 MPa,试验压力1.5 MPa，板片材质Ni200，密封胶条材质为三元乙丙橡胶。生产厂家为国外某板式换热器公司。

2 工作原理

板式换热器是用薄金属板压制成具有一定波纹形状的换热板片，然后叠装，用夹板、螺栓紧固而成的一种换热器。各种板片之间形成薄矩形通道，通过板片进行热量交换。冷热流体依次通过板片间形成的窄小而曲折的流道，由板片进行换热。

预热器HE1501的作用是将50%烧碱热量传给42%烧碱,42%烧碱预热升温后被送至蒸发器。

3 现状及原因分析

3.1 运行现状

蒸发装置投运1年后，预热器HE1501板片出现不同程度腐蚀泄漏，更换板片后效果无明显改善，蒸发工序生产运行极不稳定。

3.2 原因分析

笔者通过查阅相关资料及现场调研，认为泄漏原因有以下5个方面。

(1)板式换热器使用胶条材质为三元乙丙橡胶，耐温最高为150 ℃，长期使用温度不宜高于120 ℃；而实际使用温度超出这个要求，胶条高温老化失效，造成碱液外漏。

(2)目前换热器进出口法兰翻边厚度为1.5 mm，容易变形，且一旦出现腐蚀就会穿孔泄漏造成压板腐蚀(压板为碳钢材质)，从而导致碱液外漏。

(3)在检查维修换热器时，对部分有问题的胶条进行了更换，紧固时为确保换热器不漏，按照旧胶条的压紧尺寸进行紧固，导致新胶条一次性压缩量过大，大大降低了胶条使用寿命，且容易造成板片变形。

(4)检修人员拆除板片及清洗板片时较为粗暴，不能做到轻拿轻放，造成板片变形。

(5)换热器板片材质为Ni200，镍在高温、高浓度碱液中的腐蚀速率约为0.005 mm/a,可以忽略不计。用光谱仪对替换下来的板片进行化学成分检测发现，镍质量分数为98.2%～98.6%，铁质量分数为0.20%～0.27%(见表1)，与GB/T 5235—2007《加工镍及镍合金化学成分和产品形状》[1]中的镍材化学成分含量要求(见表2)对比发现，镍含量和铁含量均超出标准含量要求。查找相关资料得知：当铁质量分数>0.2%时，镍在碱液中的腐蚀速率为0.2～0.3 mm/a，约占板片厚度的28%～42%(板片厚度0.7mm)，再加之碱液冲刷及其他因素影响，大大缩短了板片的使用寿命，尤其是板片流道部位腐蚀较为严重[2]。通过查找技术协议及现场了解，之前技术协议只对板片材质进行了要求，未要求厂家提供相关质量证明，验收时也只是表观验收，存在板片质量不达标情况。

表1 板片化学成分的光谱仪检测数据

图2 GB/T 5235—2007中镍材化学成分含量要求

4 应对措施

(1)板片安装胶条时必须逐一检查确保胶条安装到位且粘接牢固，避免因安装原因造成胶条损坏。如果胶条损坏量超过总数的1/3，更换全部胶条。

(2)考虑到板片、胶条、压板均存在问题，对换热器进行了更换，主要变化为：①将密封胶条材质更换为氟橡胶，氟橡胶耐高温250 ℃，可在200 ℃以下长期使用;②将法兰翻边厚度改为3.5 mm，加强其强度。

(3)检修换热器时，拆装及清洗板片要做到轻拿轻放，严禁粗暴操作；安装换热器作业过程中，使用专业紧固工具。

(4)在采购新的换热器时，与厂家签订技术协议，明确关键技术要求、执行标准、技术资料、出厂试验要求、验收要求等，如要求厂家提供板片化学成分检测报告，验收时使用光谱仪对板片化学成分进行检测或送第三方检测，确保换热器板片质量达标。

5 结语

换热器运行效果与换热器板片胶条选型，设备、备件验收及日常检修质量有很大关系，要从设备采购、到货验收、日常检维修管理等方面加强管控，实现设备全生命周期管理，让设备更好地为生产服务。