石墨冷凝器在某氟化物生產中的應用

溫明強

（浙江巨化股份有限公司電化廠，浙江衢州324004）

石墨冷凝器在某氟化物生產中的應用

溫明強

（浙江巨化股份有限公司電化廠，浙江衢州324004）

介紹了某氟化物生產中使用的列管式低沸冷凝器的使用情況，故障率較高、檢修頻繁，分析了使用不銹鋼、碳鋼低沸冷凝器存在的腐蝕的問題，采用工藝性能指標優化的石墨改性聚丙烯圓塊孔式石墨冷凝器替代原冷凝器的方案，實際使用近5 a，效果較好，未發生故障，壽命是原來的11倍，促進了系統的長周期安全穩定生產，且節約了安裝的吊機、人工等費用，經濟效益可觀。

圓塊孔式石墨換熱器；氟化物；低沸冷凝器

某氟化物生產過程中的精餾崗位有1臺低沸冷凝器，介質是粗品，其中含有氯氣，對冷凝器有較強的腐蝕作用，導致低沸冷凝器故障發生率較高，檢修頻繁，影響了正常生產，提高了生產成本。因此，急需解決此問題。先后選用了不銹鋼、碳鋼和石墨材質進行試用。

1 工藝流程及參數

原低沸冷凝器處于精餾崗位，流程是光氯化結束后的粗產品從粗品中間槽通過精餾給料泵、經預熱器加熱到85，℃，進入低沸塔，在低沸塔內進行傳質傳熱，低沸冷凝器冷凝下來的液體回流入塔，不凝性氣體則從冷凝器的尾部排出。低沸加熱釜的液體則在壓差作用下進入高沸塔。高沸塔塔頂汽體經產品冷凝器冷凝，冷凝液采用部分回流，部分作為產品送入產品過冷器。最后進入產品中間槽。經干燥器干燥，除水后進入成品計量槽，分析合格后送成品貯槽。

原低沸冷凝器為臥式固定管板式列管冷凝器，材質304。工藝參數：殼程，壓力0～0.5 MPa，溫度0～100℃，介質為氟化物及少量氯氣、三氯乙烷等副產品；管程，壓力0～0.35 MPa，溫度0～50℃，介質為循環水。其結構如圖1所示。

2 存在的問題

1)冷凝器成本和維修費用高，工作量大。冷凝器內介質為粗品，其中含有光氯化反應后殘余的微量氯氣，氯氣溶解于物料中的水分里，生成次氯酸和鹽酸，具有極強的腐蝕性，特別是不銹鋼易發生坑蝕。因此冷凝器經常發生腐蝕而內漏，冷凝效果差，須經常更換冷凝器，市場價格為1.5萬元/臺，設備成本高，檢修工工作量較大。

2)系統頻頻開停車。由于冷凝器使用壽命短平均壽命只有4個月，造成系統開停車頻繁，不利于生產的穩定，產品各項消耗增加，生產成本提高。

3)冷凝器受損后冷媒進入系統，導致物料純度降低，需重新提純，損失較大。另一方面造成冷媒的損失。

4)安全、環保隱患多。滲漏的情況易帶來極大的安全、環保隱患，為現代企業管理所不容。

圖1 原低沸冷凝器Fig 1 The original low boiling condenser

3 解決方案

通過分析可知，低沸冷凝器使用壽命和維修成本問題成了生產中的一個瓶頸。不銹鋼冷凝器的更換成本高，從降低設備成本考慮，決定先采用價格低廉的碳鋼冷凝器試用。

碳鋼冷凝器每臺約0.3萬元，設備成本低，但檢修費用較高，僅吊機費用就需1 000多無，且使用壽命只有約2個月，系統開停車更加頻繁，產品消耗更高。因此必須遴選1種性能條件均符合該工藝要求的材質。

經比較，決定性能條件均符合工藝等要求的石墨改性圓塊孔式石墨冷凝器。

改性石墨性能好。不透性石墨是一種由人造石墨及合成樹脂通過浸漬、壓制、澆鑄等方法制得新型的結構材料，與其他一切非金屬耐腐蝕材料的區別在于，除了具有高度的化學穩定性能，還具有極高的導熱性能且不污染介質不易結垢，因而大大地擴展了其應用范圍[1]。

在化學穩定性方面，不透性石墨除了強氧化性酸及堿外，對大部分化學介質都是耐腐蝕的，特別含氯離子的介質；在導熱性方面，浸漬石墨的導熱系數為100～110 W/(m·K)，其導熱系數和銅、鋁相仿，是普通碳鋼2.5倍以上，通常將其制作熱交換器就是根據這一特點[2]；在熱穩定方面，酚醛浸漬石墨一般可以承受170℃左右的溫度，其熱膨脹系數很小，大約為0.4×10-5～0.45×10-5K-1[3]。

石墨冷凝器的安全性和使用壽命高[4]。改性石墨冷凝器采用的是圓塊孔式結構，本身機械強度較大，抗沖擊能力強，圓塊孔石墨換熱器密封點少，設備在使用中不易出現泄漏或損壞，安裝和檢修也比較方便，在正常使用過程中基本不會出現泄露，據業內資料，石墨冷凝器使用壽命可以達到8 a。

所使用的石墨冷凝器結構見圖2。

石墨冷凝器2012年5月起投入使用至今，效果較好，未發生故障，促進了系統的長周期安全穩定生產。設備價格雖然要4萬元/只，是原來不銹鋼冷凝器的3.5倍，但壽命至少是原來的11倍，且節約了安裝的吊機、檢修人工等費用，經濟效益可觀。

圖2 石墨冷凝器Fig 2 Graphite condenser

4 結束語

石墨設備具有良好的傳熱性能，且具有很好的機械強度，在化工行業已經有了廣泛的使用，可以更好地滿足氟化工生產裝置換熱需要，消除設備跑冒滴漏等安全隱患，實現安全環保長周期生產。

困擾生產的低沸冷凝器的問題被解決，實現了裝置安全長周期穩定運行和清潔生產。

[1]張安龍.揭樂標.彭建鄂.等.石墨換熱器在酸洗線中的應用[J].武鋼技術,2011,49(4):60-62.

[2]戴佐峰.張貴寶.圓塊孔式石墨換熱器在PVC行業的應用及工藝計算探討[J].聚氯乙烯,2007(2):30-32.

[3]程治方.單新華.近年來國內石墨換熱設備發展概況[J].石油與化工設備,2010,13(2):5-9.

[4]王偉.孟旭.圓塊孔式石墨換熱器在冷軋酸洗行業中的應用[J].科技成果縱橫,2009(5):73-74.

TQ051.5

B DOI 10.3969/j.issn.1006-6829.2016.04.004

2016-03-06；

2016-04-01