搪玻璃再沸器爆瓷原因分析

賀良泳(永農生物科學有限公司， 浙江 紹興 312300)

搪玻璃再沸器爆瓷原因分析

賀良泳(永農生物科學有限公司， 浙江 紹興 312300)

搪玻璃設備爆瓷的原因諸多，結合使用實際工況對本公司搪玻璃再沸器爆瓷原因分析，對后續改造提供經驗。

搪玻璃；再沸器；爆瓷原因

本公司在草銨膦生產工藝中采用Strecker合成法[1]，在AJJ中間體經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候，以往需要先將酸性乙醇或甲醇加液堿調節pH>7，以滿足不銹鋼316L材質精餾塔使用要求。但形成的氯化鈉鹽并沒有分離，進入精餾塔釜中會出現游離的Cl-，而且塔釜液溫度高達97℃，對不銹鋼的腐蝕極其嚴重。

為了避免中和加堿產生氯化鈉鹽，在車間改造的時候新增搪玻璃精餾塔，規格為DN1000×17750，填料段長13米；搪玻璃再沸器規格為DN900×30m2×2臺；以及兩臺石墨冷凝器，均有良好的耐酸腐蝕性能。搪玻璃層的主要材料是SiO2，對鹽酸在25～100℃內耐腐蝕性能均為優良[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。進搪玻璃管束液體溫度為98～100℃，夾套蒸汽進壓力為0.25MPa(設計夾套壓力為0.4MPa)對應溫度為127℃，接觸液體為甲醇和酸性水(酸為鹽酸)。塔釜液pH為1.26，氯離子質量分數為0.23%。

在使用10天左右，中控發現塔釜液位波動較大，現場巡檢人員也發現蒸汽冷凝水有鹽酸氣味，并用pH試紙檢測為強酸性。設備技術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出現破損穿孔。在停車后拆分再沸器，發現在兩段換熱段連接的換熱管與管板過渡區有明顯的搪瓷破損，并用電火花檢測管束，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，在材料的延伸率，抗拉強度，熱膨脹系數等均存在較大差異。雖然引起爆瓷的原因諸多，但結合實際工況，有的并不是直接原因，比如機械外力作用等。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。搪瓷層熱膨脹系數要比鋼材小5%～15%[3]。Ф25換熱管內壁的搪玻璃，受力分布比較均勻，而且在平面內，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，會是搪玻璃爆瓷的驅動力。在此爆瓷設備上，剛開始由于是常溫冷料，塔釜內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的流量進入，兩側溫差在100℃左右。此時鋼材會因為受熱膨脹變形，而搪瓷層不能與鋼材同步等效變形，產生一種不和諧應力，會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，是因為再沸器在進行熱交換后呈氣-液混合相，密度要比塔釜密度小，從而產生壓頭推動力，促使不斷循環。在換熱器下段熱交換后受熱產生氣泡，在上升過程中會不斷長大，破裂，最終使氣體夾帶液體向上運動。由于此設備是兩段換熱器通過卡子連接，中間產生約15mm的空腔，當下段的氣泡沿管束運動到空腔后，約束條件減少而重新分配，然后進入上段換熱器管束內繼續進行熱交換。氣泡在空腔的管板處，會無規則撞擊管板的搪瓷層，然后破裂，對搪瓷層產生一種“爆破力”，這種力也是爆瓷的傾向。

③安裝時造成搪瓷層破壞。雖然搪瓷再沸器在入廠時拆除分段檢查，對換熱管、管板、封頭進行電火花測試并檢測均合格，但不能保證在二次組裝及就位安裝的時候，因為卡子受力過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酸環境下加速腐蝕。

2 結語

搪玻璃設備雖然有優良耐酸性能，但也有諸多缺點，尤其是在溫差變化大及應變力復雜的情況下，選用需要謹慎。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備投資費用遠遠高于搪玻璃設備。

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

[2]左景伊.腐蝕數據手冊[M].北京：化學工業出版社，1991.

[3]蔣偉忠，厲益駿.搪瓷與搪玻璃[M].北京：中國輕工出版社，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