混酸洗涤浓缩系统的隔热环腐蚀分析与改进

李益华，史文军，朱 平

（宁波宝新不锈钢有限公司 浙江宁波 315807）

0 引言

宁波宝新不锈钢有限公司混酸再生系统是解决公司内部冷轧不锈钢酸加工所产生硝酸和氢氟酸的混合废酸，将混合废酸进行焙烧后从而产生新的混合再生酸供机组使用。系统由混酸再生炉、混酸浓缩系统、吸收装置、脱氮还原装置、粉尘收集装置等组成，处理最大能力为5500 L/h，洗涤器支撑环装置由德国安德里茨公司提供。

混酸浓缩系统支撑环原设计由PVDF（PolyVinyliDene Fluoride，聚偏二氟乙烯膜）包覆不锈钢环焊接而成，安装在一级洗涤器区域起到隔热和酸液循环作用。机组开停机后，支撑环在热胀冷缩后会出现焊缝开裂，酸液从开裂的缝隙与不锈钢直接接触从而将其腐蚀穿孔，导致酸液从支撑环四周喷射而出，造成机组停机损失，对周边设备及操作维护人员存在安全隐患。对腐蚀原因进行了分析，将混酸浓缩系统的隔热环优化为PTFE（Poly Tetra Fluoro Ethylene，聚四氟乙烯）材料，解决上述问题，从而消除隐患，确保人身及设备安全。

1 洗涤器支撑环的工作原理（图1）

洗涤器支撑环装置安装于混酸再生炉子烟道出口位置，烟道工作温度240℃，炉顶高温烟气经过烟道进入到洗涤器浓缩系统后与低温酸液接触进行，洗涤器支撑环的结构由PVDF防腐塑料层、不锈钢骨架2部分组成，介质在循环过程中形成旋流，沿着洗涤器管道内壁自上而下带走热量，保护洗涤器塑料管道。

2 洗涤器支撑环的腐蚀原因分析

洗涤器支撑环是混酸再生系统浓缩装置的重要设备，其结构为10 mm厚的PVDF板子包覆10 mm厚的316L钢板焊接而成。自2005年投入使用后该装置每年出现不少于4次腐蚀漏酸现象，机组开停机后支撑环（PVDF材料）在热胀冷缩后会出现焊缝开裂，酸液从开裂的缝隙与不锈钢直接接触，从而将其腐蚀穿孔。随着酸液泄漏量的增大，该区域由负压逐渐变为正压，酸液从腐蚀穿孔区域喷射而出，该装置就失去循环浓缩作用，系统正压后无法满足生产使用要求，从而造成机组长时间停机（图2～图4）。由于装置为立体安装方式，在更换时存在一定难度。

图1 洗涤器支撑环的工作原理

鉴于上述情况，分析导致出现支撑环穿孔的原因有以下3点：①废酸进入文丘里系统后被浓缩，其酸液浓缩大大提高、酸液密度大、金属离子结晶浓缩成大块金属颗粒，加快对PVDF焊缝进行磨损；②支撑环结构采用10 mm厚的PVDF包覆不锈钢焊接而成，冷热变形后焊口容易开裂；③PVDF材料工作温度约240℃，不耐高温，不能用于该系统。

图2 安装

图3 泄漏

3 洗涤器支撑环的改进

为了彻底解决支撑环内衬（PVDF材料）漏酸的问题，从耐混酸、耐高温、耐磨损的塑料中进行摸索，力求发明一种新型的支撑环装置。重点是能延长使用寿命和本体不开裂，经过反复论证与实验，一种全塑PTFE隔热环诞生，改进图纸见图5。

PTFE是四氟乙烯的聚合物，商品名为“特氟隆”（Teflon）。被美誉为“塑料之王”。PTFE材料的耐热性能极好，熔融温度为324℃，分解温度为415℃，热变形温度（0.46 MPa条件下）为120℃。PTFE的力学性能良好，拉伸强度为（21~28）MPa，弯曲强度为 （11~14）MPa，伸长率为250%~300%。

图4 焊缝开裂

4 实施后效果

按照设计图纸改进施后，于2010年1月顺利完成了支撑环的更换工作，并投入生产使用，到目前为止使用正常，解决了此项问题，增加了设备维护人员的信心，提高了技能。

5 总结

通过对目前国内外混酸再生设备的了解，一级洗涤器支撑环还是采用原设计PVDF/316L材料加固而成，经常出现支撑环热胀冷缩变形及焊缝开裂等现象。而隔热环采用整体PTFE材料加工而成到目前为止还是首次。因此，采用PTFE做隔热环代替支撑环在国内及国外尚属首次。通过长期的运行、反复的检查与验证，PTFE做隔热环能满足一级洗涤器浓缩循环系统的要求，并能延长设备的使用寿命，取得了一定的经济效益，从而减少停机故障时间，减少了设备维护工作量和劳动强度，延长配品备件的使用寿命，消除隐患确保人身及设备安全。

图5 改进前后的洗涤器支撑环