混酸洗滌濃縮系統的隔熱環腐蝕分析與改進

李益華，史文軍，朱 平

（寧波寶新不銹鋼有限公司 浙江寧波 315807）

0 引言

寧波寶新不銹鋼有限公司混酸再生系統是解決公司內部冷軋不銹鋼酸加工所產生硝酸和氫氟酸的混合廢酸，將混合廢酸進行焙燒后從而產生新的混合再生酸供機組使用。系統由混酸再生爐、混酸濃縮系統、吸收裝置、脫氮還原裝置、粉塵收集裝置等組成，處理最大能力為5500 L/h，洗滌器支撐環裝置由德國安德里茨公司提供。

混酸濃縮系統支撐環原設計由PVDF（PolyVinyliDene Fluoride，聚偏二氟乙烯膜）包覆不銹鋼環焊接而成，安裝在一級洗滌器區域起到隔熱和酸液循環作用。機組開停機后，支撐環在熱脹冷縮后會出現焊縫開裂，酸液從開裂的縫隙與不銹鋼直接接觸從而將其腐蝕穿孔，導致酸液從支撐環四周噴射而出，造成機組停機損失，對周邊設備及操作維護人員存在安全隱患。對腐蝕原因進行了分析，將混酸濃縮系統的隔熱環優化為PTFE（Poly Tetra Fluoro Ethylene，聚四氟乙烯）材料，解決上述問題，從而消除隱患，確保人身及設備安全。

1 洗滌器支撐環的工作原理（圖1）

洗滌器支撐環裝置安裝于混酸再生爐子煙道出口位置，煙道工作溫度240℃，爐頂高溫煙氣經過煙道進入到洗滌器濃縮系統后與低溫酸液接觸進行，洗滌器支撐環的結構由PVDF防腐塑料層、不銹鋼骨架2部分組成，介質在循環過程中形成旋流，沿著洗滌器管道內壁自上而下帶走熱量，保護洗滌器塑料管道。

2 洗滌器支撐環的腐蝕原因分析

洗滌器支撐環是混酸再生系統濃縮裝置的重要設備，其結構為10 mm厚的PVDF板子包覆10 mm厚的316L鋼板焊接而成。自2005年投入使用后該裝置每年出現不少于4次腐蝕漏酸現象，機組開停機后支撐環（PVDF材料）在熱脹冷縮后會出現焊縫開裂，酸液從開裂的縫隙與不銹鋼直接接觸，從而將其腐蝕穿孔。隨著酸液泄漏量的增大，該區域由負壓逐漸變為正壓，酸液從腐蝕穿孔區域噴射而出，該裝置就失去循環濃縮作用，系統正壓后無法滿足生產使用要求，從而造成機組長時間停機（圖2～圖4）。由于裝置為立體安裝方式，在更換時存在一定難度。

圖1 洗滌器支撐環的工作原理

鑒于上述情況，分析導致出現支撐環穿孔的原因有以下3點：①廢酸進入文丘里系統后被濃縮，其酸液濃縮大大提高、酸液密度大、金屬離子結晶濃縮成大塊金屬顆粒，加快對PVDF焊縫進行磨損；②支撐環結構采用10 mm厚的PVDF包覆不銹鋼焊接而成，冷熱變形后焊口容易開裂；③PVDF材料工作溫度約240℃，不耐高溫，不能用于該系統。

圖2 安裝

圖3 泄漏

3 洗滌器支撐環的改進

為了徹底解決支撐環內襯（PVDF材料）漏酸的問題，從耐混酸、耐高溫、耐磨損的塑料中進行摸索，力求發明一種新型的支撐環裝置。重點是能延長使用壽命和本體不開裂，經過反復論證與實驗，一種全塑PTFE隔熱環誕生，改進圖紙見圖5。

PTFE是四氟乙烯的聚合物，商品名為“特氟隆”（Teflon）。被美譽為“塑料之王”。PTFE材料的耐熱性能極好，熔融溫度為324℃，分解溫度為415℃，熱變形溫度（0.46 MPa條件下）為120℃。PTFE的力學性能良好，拉伸強度為（21~28）MPa，彎曲強度為 （11~14）MPa，伸長率為250%~300%。

圖4 焊縫開裂

4 實施后效果

按照設計圖紙改進施后，于2010年1月順利完成了支撐環的更換工作，并投入生產使用，到目前為止使用正常，解決了此項問題，增加了設備維護人員的信心，提高了技能。

5 總結

通過對目前國內外混酸再生設備的了解，一級洗滌器支撐環還是采用原設計PVDF/316L材料加固而成，經常出現支撐環熱脹冷縮變形及焊縫開裂等現象。而隔熱環采用整體PTFE材料加工而成到目前為止還是首次。因此，采用PTFE做隔熱環代替支撐環在國內及國外尚屬首次。通過長期的運行、反復的檢查與驗證，PTFE做隔熱環能滿足一級洗滌器濃縮循環系統的要求，并能延長設備的使用壽命，取得了一定的經濟效益，從而減少停機故障時間，減少了設備維護工作量和勞動強度，延長配品備件的使用壽命，消除隱患確保人身及設備安全。

圖5 改進前后的洗滌器支撐環