氯乙烯合成转化器的使用与维护探析

2018-03-29新疆天业集团天域新实化工有限公司石河子市832200程利锋

石河子科技 2018年3期

（新疆天业集团天域新实化工有限公司，石河子市，832200）程利锋

作为大型的换热设备，氯乙烯合成转化器是电石法生产氯乙烯的重要设施之一，笔者所在企业当前每年的PVC生产规模达到80万t，总计有n台转化器，它的列管都是通过无缝钢管和管板胀接形成的，其中的催化剂是HgCl，载体是活性炭，乙炔与HCl两种气体混合物即在上述列管里面在HgCl催化之下生成了氯乙烯，这是一个强放热反应，反应温度大概处于130～180℃范围内，反应以后产生的热量利用壳程中的循环水(其温度处于95～100℃范围内)带走。

氯乙烯合成单台转化器的结构形式包括以下几方面：上下锥封头，转化床，热电偶；其中，对于前者来说，它的上面设置着介质进、出口，上锥封头还配备着测温计口，对于转化床来说，它是列管换热器结构，列管主要是利用胀焊连在上下管板上，外边包围着圆形壳体，同时和上下管板焊在一起，壳体与列管构建起彼此隔绝的2个腔体：壳程、管程，在转化床壳体的上面配备着热水进、出口，排汽口以及排净口，它们都与上下管板紧贴在一起，和壳体呈径向分布；列管的里面填上HgCl催化剂，它的外部壳体里面用于热水的循环，它的下部配置了相应的支撑座来为催化剂提供支撑；为防止壳体之中的循环热水发生短路，其里面配备多个旁路挡板，都和壳体呈径向分布，有显著的优越性，例如工艺气流均匀分布，较高的传热效率，较小的阻力，乙炔空间流速高，设备与催化剂寿命相对较长等。

1 转化器的使用

首先，操作工进行认真检查，确定水路管线、设备物料都已经完成了复位，同时没有泄漏问题。将强制循环热水进水阀门慢慢打开，将水路排气阀门开启进行排气，等到设备里面完全充满水(判断的标准是排气阀门向外边流水)，接着将强制循环回水阀门开启，然后仔细观察确定整个水路循环通畅无阻。第二步，自物料进口管部位接上N2管线对触媒，利用这种方式来实现热吹置换，等到热吹没有水被吹出来同时置换样达标以后，接着将热吹停止，联系投用活化装置，从物料进口管线接活化管线来活化触媒，旧、新触媒活化过程持续时间不同，前者大约持续8～10h，而后者大约持续10～12h，一直到HCl纯度与进口纯度大致相当才停止，联系准备投用该转化器，将物料进出口盲板拆去，将其出口阀门完全开启，按照流量与温度将进口阀门打开（稍微），根据相应的技术标准对进口阀门进行调节，将反应温度与流量控制住。

2 投用转化器之前需要注意的问题

它的全部法兰密封面都必须确保严密性，避免有漏气问题存在，放酸玻璃视镜应当干净，间隔两小时认真巡查一次，检查若看到发生淤堵，需及时打扫干净，防止当转化器发生泄漏时而无法尽快觉察到。

一定保证它的上盖的气体分配盘完好无缺，如果发生脱落或者发生倾斜，那么就应当尽快进行维修。

3 转化器触媒抽翻的主要依据

前台应用后台转化器用过的触媒，即后台设备在使用触媒大约三千至四千小时以后，然后把触媒转到前台设备，继续利用；使用大约达到6 500h或者前台设备具有相对偏低的转化率;现场操作的技术工作者按照实际的生产负荷、转化率情况、触媒使用时间长短等诸多指标进行分析，确定其是否进行抽翻；如果情况特殊，例如后台设备用后的触媒不能符合前台设备触媒倒翻时，现场技术工作者负责做出妥当安排。

4 氯乙烯合成转化器发生外泄的具体根由分析

4.1 混合气脱水效果相对较差

乙炔、HCl中存在着一定的水分，由此将导致有些氯化氢变为盐酸，这样就会造成酸性腐蚀。经工作经验可知，当混合气体里面的水分大于0.06%的时候，管中将引起比较严重的氢去极化反应，这样就会使得钢管严重受蚀，进而使得触媒发生结块而丧失作用。

到现在为止，笔者所在企业在实践中主要是使用混合冷冻脱水法，也就是一、二级冷冻两段过滤脱水，具体的步骤基本上和同样其他公司大致相当，然而，却没有取得相对较好的效果，最高含水量竟然达到0.6%(按照相关工艺标准，应当是该指标保持在≤0.06%)。

4.2 转化反应温度不均匀和反应带温度过高

转化器反应带的温度控制，旧、新催化剂控制反应温度存在着一定的差异，前者不超过180℃，而后者则不超过150℃。合成反应发生的场所是列管（它的内径为40mm），列管外边的传热介质是沸水，具有偏大的给热系数。然而，其内部气相反应场所是固相活性碳（导热系数小），所以，使得反应温度沿列管横截面存在一个径向分布，中心位置具有最高的温度，这个部位和循环水进水具有较高的温差，这样就使得循环水在上升的时候，汽化反应比较迅速，对列管形成严重冲击，这样使得列管的腐蚀速度加快，同时还将导致温差电池的作用有所提高，如果管内反应温度太高，列管外壁腐蚀速度提高，长此以往，将造成穿孔而引发泄漏。

4.3 循环水质的影响

从那些发生泄漏的转化器里面，随意选择其中的几个列管，然后进行分析，结果表明，所有的转化器列管泄漏都不是管内腐蚀造成的，同时还发现列管外表具有非常明显的凹凸部位，特别是在转化器两端部位的泄漏情况在整体之中的比例为最高，超过95%。在循环水里面，基本上存在着氧去极化腐蚀，同时，受到氯离子的影响，推动了局部自催化作用，最终造成列管被腐蚀而引起穿孔。根据上文的研究结果可推测，转化器泄露关键原因是电位差与电化学腐蚀造成的列管穿孔。