浆料汽提螺旋板换热器泄漏的原因分析及预防

赵 峰

（内蒙古乌海化工有限公司，内蒙古 乌海 016034）

1 浆料汽提工艺流程

由于聚氯乙烯树脂的溶解和吸附作用，在聚合反应结束时，树指中含有高达2.0%～3.0%残留单体，为了彻底消除树脂中残存的氯乙烯，必须依靠汽提装置进行处理。螺旋板换热器作为汽提装置的重要设备，其正常使用与否对浆料汽提的操作至关重要[1]。浆料汽提装置基本流程简图见图1。

浆料自出料槽经过汽提送料泵进入螺旋板换热器后，再经流量计调节控制后，进入汽提塔塔顶，高压喷淋水也从塔顶进入，在汽提塞板塔上与从塔釜进入的蒸汽传质传热，而后，通过塞板孔流至塔釜。从塔釜出来的浆料经专用的浆料泵先行进入螺旋板换热器的另一侧，与从出料槽送来的浆料进行热交换，之后，再进入混料槽送干燥离心。从塔顶出来的气体经塔顶冷凝器冷却，冷凝水进入冷却水储槽去冷凝水处理装置，不凝气体氯乙烯去连续回收装置。

2 螺旋板结构分析

螺旋板换热器是由2张平行的金属板卷制成2个螺旋形通道，冷热流体之间通过螺旋板壁进行换热的换热器。在汽提塔的运行过程中，螺旋板换热器将塔釜出来的高达100℃以上浆料的热量传递至进塔浆料。螺旋板换热器内部基本结构示意图见图2。

从图2可以看出，进料浆料（冷料）从螺旋板的侧面管进入，再从螺旋板的中间出料口流出，出塔浆料（热料）从螺旋板的另一中间进料口进入，再从其侧面管流出，二者在其中进行热交换。

图1 浆料汽提工艺流程简图

图2 螺旋板换热器内部结构示意图

3 影响螺旋板换热器运行的主要因素及采取的措施

3.1 温度

3.1.1 温度影响分析

自浆料回收槽进入螺旋板的温度为45～60℃，而汽提塔生产控制需要浆料温度为110～118℃，虽然温差50～70℃，不是很大，也不会对螺旋板带来较大的破坏。但当因客观原因出料槽中浆料温度过低时，要保持进料流量不变，往往需要更多的蒸汽量，这就会造成部分蒸汽夹带进入螺旋板内，从而产生因热交换而间断性出现的撞击现象，这对螺旋板尤其是其焊缝等薄弱环节极易造成极大的破坏，也是产生内漏的一个重要原因。

3.1.2 采取的措施

在实际操作中，注意控制汽提塔进料的稳定性，提降量也不宜波动太大，而应是平稳地逐步调整。因为系统生产负荷的大幅波动不但对设备的无形损坏严重，而且还因汽提塔本身的特殊性而可能产生杂点从而影响产品质量。当因特殊情况出料槽温度较低时，先调节进料流量低一些，待控制平稳后再逐步提量，或者对出料槽预升温，这样，对螺旋板换热器的影响会小些[1]。

3.2 压力及压差

3.2.1 压力及压差的影响分析

螺旋板换热器的设计压力为1.6 MPa，进料端的压力为0.6～1.0 MPa，出塔端的压力为0.2 MPa左右，二者的压差为0.6～0.8 MPa，也就是螺旋板换热器长期处于单侧受压状态，当其超过设计压力时，会对设备的焊缝、应力等造成严重的影响，所以，在实际使用过程中，要加强对其检查。一般情况下，压力或压差变化存在以下3种情况。

（1）因螺旋板换热器结构的特殊性，就其内部物料状态而言，压力损失随操作流量的增大而增加，因此操作流量一定要与系统的设计相适应[2]。

（2）实际生产中需对其用高压水进行冲洗，因高压水的压力可达2 MPa以上，常常会出现超过其设计压力的情况，造成换热器内漏。

（3）当螺旋板内堵塞或不畅时，为了满足生产的需要，会相应地提高操作压力，也会造成超压现象。

3.2.2 采取的措施

受压不匀是换热设备的共性，但螺旋板换热器因板壁较薄，两侧压差太大不但会使设备变形，而且对焊缝、设备会造成较大的影响，要避免换热器两侧压差过大，应从以下几个方面采取措施。

（1）生产操作应以设计流量为依据平稳运行，以避免因流量波动过大而引起的物料沉积现象。

（2）最好定期用高压水冲洗一次，且设定冲洗泵的安全阀起跳压力为1.5 MPa，在实际生产中，以每周1次为宜，可利用流量较低或停车的间隙。冲洗时，另一侧充水充压，以尽量减少其压差。

（3）当然冲洗情况不好时，应立即停止，采取人工方法清理。

3.3 塑化片

3.3.1 塑化片的影响分析

一旦有塑化片存在则会极易停留在螺旋板中造成堵塞，从而使整个生产性能下降，甚至无法正常生产。通常采用办法是用高压水冲洗，从生产经验来看，因塑化片在内部受热变形往往很难冲洗掉。由于在螺旋通道内有定距柱用做支撑通道间距，在使用时不规则的塑化片就会缠绕在其上面，而且越积越多，最终将其大部分通道堵塞。

3.3.2 采取的措施

（1）定期检查进汽提塔的浆料过滤器，一般其内部有4目的筛网，要严格检查以防其破损而失去作用。更换筛网时要认真检查是否符合标准。

（2）在进塔的进料喷头上安装专用的网状容器，其目的是不会造成进料不畅，又起到二次过滤浆料的作用。最好每个月打开清理汽提塔的上部塔盘一次，以防其最终进入螺旋板换热器内。

（3）每6个月左右将塔盘吊出进行大清理，同时一并将螺旋板打开检查，在其尚未严重堵塞时作好维护。

3.4 清理方式

3.4.1 清理方式对换热器影响

当经过反复冲洗效果不好时，只有人工清理。从多次打开的情况看，此时若用高压水枪不但收效甚微，而且极不好操作，常用钢钎、焊接的细钻头根据积结塑化料的位置剃除，但极易对定距柱、甚至螺旋板造成损伤。

3.4.2 采取的措施

清理是在万不得已时使用的方法，因此，最好用钢钎清理，因为钻头侧面也可能对板面造成损伤。清理时要坚决避开定距柱，同时用钢钎敲打塑化料时不宜用力过猛，以避免其进入夹层更深使换热板变形更大。

4 换热器的更换

当螺旋板出现内漏时，通常的办法就是更换。更换时，要以与生产匹配为宜，因如换热面积过大，其内部流速就相应变小也易堵塞。曾有企业用碳钢材质替代不锈钢材质以降成本，事实证明其对产品质量几乎没有影响，其主要原因是此时树脂己成最终产品，同时螺旋板在生产过程中是连续、密闭使用的，因而其内部也不再产生铁锈，所以，更换碳钢材质的螺旋板是可行的。

［1］王东辉，张毅菲，邓建民.螺旋板式换热器在PVC汽提单元中的应用.甘肃石油和化工，2010，06（02）：39－40.

［2］郭顺贵，方国华.螺旋板换热器在精细化工生产上的应用.浙江化工，2007，（5）：26－27.