石墨冷凝器在某氟化物生产中的应用

2016-06-22温明强

化工生产与技术 2016年4期

关键词：氟化物碳钢冷凝器

温明强

（浙江巨化股份有限公司电化厂，浙江衢州324004）

石墨冷凝器在某氟化物生产中的应用

温明强

（浙江巨化股份有限公司电化厂，浙江衢州324004）

介绍了某氟化物生产中使用的列管式低沸冷凝器的使用情况，故障率较高、检修频繁，分析了使用不锈钢、碳钢低沸冷凝器存在的腐蚀的问题，采用工艺性能指标优化的石墨改性聚丙烯圆块孔式石墨冷凝器替代原冷凝器的方案，实际使用近5 a，效果较好，未发生故障，寿命是原来的11倍，促进了系统的长周期安全稳定生产，且节约了安装的吊机、人工等费用，经济效益可观。

圆块孔式石墨换热器；氟化物；低沸冷凝器

某氟化物生产过程中的精馏岗位有1台低沸冷凝器，介质是粗品，其中含有氯气，对冷凝器有较强的腐蚀作用，导致低沸冷凝器故障发生率较高，检修频繁，影响了正常生产，提高了生产成本。因此，急需解决此问题。先后选用了不锈钢、碳钢和石墨材质进行试用。

1 工艺流程及参数

原低沸冷凝器处于精馏岗位，流程是光氯化结束后的粗产品从粗品中间槽通过精馏给料泵、经预热器加热到85，℃，进入低沸塔，在低沸塔内进行传质传热，低沸冷凝器冷凝下来的液体回流入塔，不凝性气体则从冷凝器的尾部排出。低沸加热釜的液体则在压差作用下进入高沸塔。高沸塔塔顶汽体经产品冷凝器冷凝，冷凝液采用部分回流，部分作为产品送入产品过冷器。最后进入产品中间槽。经干燥器干燥，除水后进入成品计量槽，分析合格后送成品贮槽。

原低沸冷凝器为卧式固定管板式列管冷凝器，材质304。工艺参数：壳程，压力0～0.5 MPa，温度0～100℃，介质为氟化物及少量氯气、三氯乙烷等副产品；管程，压力0～0.35 MPa，温度0～50℃，介质为循环水。其结构如图1所示。

2 存在的问题

1)冷凝器成本和维修费用高，工作量大。冷凝器内介质为粗品，其中含有光氯化反应后残余的微量氯气，氯气溶解于物料中的水分里，生成次氯酸和盐酸，具有极强的腐蚀性，特别是不锈钢易发生坑蚀。因此冷凝器经常发生腐蚀而内漏，冷凝效果差，须经常更换冷凝器，市场价格为1.5万元/台，设备成本高，检修工工作量较大。

2)系统频频开停车。由于冷凝器使用寿命短平均寿命只有4个月，造成系统开停车频繁，不利于生产的稳定，产品各项消耗增加，生产成本提高。

3)冷凝器受损后冷媒进入系统，导致物料纯度降低，需重新提纯，损失较大。另一方面造成冷媒的损失。

4)安全、环保隐患多。渗漏的情况易带来极大的安全、环保隐患，为现代企业管理所不容。

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

3 解决方案

通过分析可知，低沸冷凝器使用寿命和维修成本问题成了生产中的一个瓶颈。不锈钢冷凝器的更换成本高，从降低设备成本考虑，决定先采用价格低廉的碳钢冷凝器试用。

碳钢冷凝器每台约0.3万元，设备成本低，但检修费用较高，仅吊机费用就需1 000多无，且使用寿命只有约2个月，系统开停车更加频繁，产品消耗更高。因此必须遴选1种性能条件均符合该工艺要求的材质。

经比较，决定性能条件均符合工艺等要求的石墨改性圆块孔式石墨冷凝器。

改性石墨性能好。不透性石墨是一种由人造石墨及合成树脂通过浸渍、压制、浇铸等方法制得新型的结构材料，与其他一切非金属耐腐蚀材料的区别在于，除了具有高度的化学稳定性能，还具有极高的导热性能且不污染介质不易结垢，因而大大地扩展了其应用范围[1]。

在化学稳定性方面，不透性石墨除了强氧化性酸及碱外，对大部分化学介质都是耐腐蚀的，特别含氯离子的介质；在导热性方面，浸渍石墨的导热系数为100～110 W/(m·K)，其导热系数和铜、铝相仿，是普通碳钢2.5倍以上，通常将其制作热交换器就是根据这一特点[2]；在热稳定方面，酚醛浸渍石墨一般可以承受170℃左右的温度，其热膨胀系数很小，大约为0.4×10-5～0.45×10-5K-1[3]。

石墨冷凝器的安全性和使用寿命高[4]。改性石墨冷凝器采用的是圆块孔式结构，本身机械强度较大，抗冲击能力强，圆块孔石墨换热器密封点少，设备在使用中不易出现泄漏或损坏，安装和检修也比较方便，在正常使用过程中基本不会出现泄露，据业内资料，石墨冷凝器使用寿命可以达到8 a。

所使用的石墨冷凝器结构见图2。

石墨冷凝器2012年5月起投入使用至今，效果较好，未发生故障，促进了系统的长周期安全稳定生产。设备价格虽然要4万元/只，是原来不锈钢冷凝器的3.5倍，但寿命至少是原来的11倍，且节约了安装的吊机、检修人工等费用，经济效益可观。