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H- 276 板式换热器在VDC氯化生产中的应用点击：1689 日期：[ 2014-04-26 22:32:09 ] |
| 周强 江澜 (浙江巨化股份有限公司电化厂衙州324004) 摘 要 简述了H-276(钦材)板式换热器的传热机理和耐腐蚀性能，并与碳钢换热器在VDC氛化生产中的应用情况进行了比较。实践表明H-276板式换热器在该工况中的使用效果明显。 关键词：板式换热器腐蚀原因传热机理应用效果 液相 法 生 产VDC(偏氯乙烯)，其原料为VCM(氯乙烯)、氯气并采用三氯化铁作为催化载体进行氯化反应，是一个强放热过程。以往在实际生产过程中一直采用碳钢换热器(循环冷却器)来移走反应热，但因介质的强腐蚀性，该换热器列管腐蚀漏水严重，且传热效果不理想，导致能耗高，设备更换频繁，正常生产受到严重制约。 为了 改 变 上述状况，我们经过广泛调查和研究，选择H-276钦材)作为基材，在原碳钢换热器列管内外采用H-276挂片进行试验，在取得对比检测、分析数据的基础上，决定采用瑞典Alfalafa公司生产的材质为H-276的板式换热器。投人运行后的实际情况表明，使用效果明显优于碳钢换热器。 1 对照检测和分析 我们 将 H-276切割成小挂片，采用钦丝做成挂片，然后扎在原碳钢换热器列管的上、中、下部，经过一段时间的实际工况运行，取出挂片，对照检测腐 蚀情况。 1. 1 腐蚀形貌 原碳 钢 换 热器(循环冷却器)列管腐蚀形态呈现为内壁均有蚀坑，蚀坑分布在上、下花板处较为明显，直径一般在2一4 mm左右，上花板处蚀坑有几只已经穿孔，坑内呈现焦黑色麻点，在焊接处焦黑色麻点尤为明显。碳钢 列 管 内挂片颜色呈深灰色，无蚀坑出现，经分析其挂片表面均匀分布深灰色薄层是H-276在强介质中形成的一层已经纯化后的表面膜。 1.2 成分分析及金相组织 原碳 钢 换 热器列管为A3，成分分析达到指标要求，金相组织为珠光体和碳素体，杨氏模量20 x10'MN/m2，主要杂质为硫化物。列管 内外 挂片成分指标达到要求，金相组织为珠光体和钦素体，杨氏模量16.8x10'MN/m2，挂片无杂质。 1.3 冷却水水质检测分析 原钢 板 换 热器列管外采用循环水(工业水)，其水质指标见表to 我厂 水 源 来自乌溪江水库水，所用工业水除雨季水质较混(少量泥沙夹带)外，水质均比较理想。 2 腐蚀原因对照分析 2.1 物料腐蚀 原碳 钢 换 热器中原料VCM呈酸性，同时在乙炔气、氯化氢合成过程中有水分带人，而氯气中含有未反应的游离氯存在，造成酸性强，碳钢列管由此生成三氯化铁，列管内腐蚀严重，内壁蚀坑所呈现的焦黑色麻点及蚀坑严重而所造成的穿孔即为生成三氯化铁所致。 列管 内 挂 片H-276因内含强阴极性合金元素Pt,Pd等，使Ti的钝电位负移，降低致钝电流密度，增加稳态钝化电位范围，能显著降低腐蚀速度，使其具有耐腐蚀性。原来担心H-276会在干燥的氯气中出现轻度腐蚀，但经对所取出的H-276挂片进行实际检测，无任何腐蚀现象发生。 2.2 列管内物料温度和分子比控制不当造成腐蚀原碳 钢 换 热器温度根据氯化反应温度作为调节依据，由于有时管内壁温度与循环冷却水温度的温差较大，造成液流冲刷，相应加快了列管的腐蚀速度。氯化反应中分子比有时(氯乙烯:氯气=1:1.05一1.1) 控制不当造成氯气过量而使物料含酸高，从而使列管腐蚀加快。列管 内 H -276的挂片，放置60天后，其表面基本观察不出蚀点，经测量，挂片的重量没有变化，这说明H-276对温度和分子比波动影响腐蚀情况不敏感。 2.3 循环冷却水造成的腐蚀 原碳 钢 换 热器列管材质为A3钢，其化学成分、金相组织(珠光体和碳素体)、基本硬度等符合标准，但因有杂质硫化物存在成为产生蚀坑的腐蚀源。由 于在各种原因存在下溶解氧的进人，在pH值呈中性的情况下，中性水起到阴极去极化剂的作用，在有时控制温度偏高时，造成碳钢腐蚀性的加速。碳钢 换 热 器列管外的H-276在检测分析时未发现因循环水原因而造成的腐蚀。基于 对 上 述原因的分析和对比，我们确认H-276在该工况中具有很强的耐腐蚀性能。于是采用瑞典Alfalafa公司生产的H-276板式换热器替代原先的碳钢换热器(循环冷却器)，在实际生产工况中进行了投用。 3 H -276板式换热器的应用 3.1 工作原理 阿法 拉 伐 H-276板式换热器中的热量是通过一种压制成特殊波纹的薄金属板组从一侧介质传递到另一侧介质中，其金属板和垫片是该设备的特殊部件。当金属板组压紧时，板角上的开孔形成连续的通道，将介质(参与热交换过程的介质)从进口处引流到金属板组中，并分配到金属板间的狭窄槽道中。由于金属板上配了垫片以及金属板“A”和金属板，”的交替安装，两种介质交替进人金属板内的槽道，即热介质(氯化液)进人奇数槽道，而冷介质(循环冷却水)进人偶数槽道。这样两种介质被薄薄的金属壁隔开，并呈反向流动。介质通过换热器时，热介质将其部分热量传递到薄金属壁上，而薄金属壁又将这部分热量传递到另一侧的冷介质上，从而使热介质的温度下降，冷介质的温度上升。最后，两种介质流向金属板另一端的相似通道，并排出换热器。H-276板式换热器工作原理见图la 3.2 热传递 换热 器 的 目的就是将热从一种介质移到另一种介质，并且使传热很容易地通过将冷热介质隔开的薄金属壁。金属板压制成特殊波纹形不仅使其强度和刚性增加，而且还大大地提高了冷热介质通过金属板壁的换热效率。板壁上的各种沉淀物的形成会使金属板的壁厚显著增加，而且沉淀物的导热性比金属板低得多。因此，沉淀物的形成严重地降低了总的传热效率。阿法拉伐公司的波纹形金属板可使流体形成高速紊流。紊流有力地阻止了沉淀物在板上形成，但不能永远消除污垢。 3.3 压降 压降 即 能 量损耗。整个管道系统，包括其中的设备，对所通过的介质都会产生阻力。换热器板壁上的沉淀物的形成会导致金属板之间自由空间逐渐减少，导致能量损降即压降逐步加大，需定期进行清洗。 3.4 应用效果 H- 2 76 板式换热器与原碳钢换热器在相同工况条件下的应用效果如表2所示。 4 改进措施 为提高 H-276板式换热器的传热能力，延长使用寿命，应在以下几个方面加以改进。 (1) 要 加 强 对 冷却水水质的控制。采用循环冷却水，增设过滤器，有效地控制水中的Cat十、Mgt+的含量，尽可能地减少各种沉淀物的形成。 (2) 要 严 格 工 艺指标的控制。氯化液中的C12的含量要尽可能地控制在5%一10%的范围内，氯化反应塔的温度要保持稳定，避免板式换热器中的橡胶材料因受热不均而产生损坏。 (3) 生 产 厂 家 要严格把关。金属板和垫片等关键部件的制作和安装质量要严格把关，防止设备本身出现问题。 5 结论 H- 27 6 板式换热器经过在该工况条件下应用效果表明，该设备具有耐腐蚀性能强，传热效率高，流动阻力小、结构紧凑、合理，并具有防垢自洁效应。这一新技术的开发应用，不仅保证了我厂生产的安全稳定，使设备寿命周期费用最经济，取得了可观的经济效益和社会效益。更为本行业在新技术的应用方面开创了先例，有其独特的推广价值和现实意义。 |
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