探究氯乙烯生产装置的换热器泄漏成因及其对策

张敦由(滨化集团股份有限公司，山东 滨州 256600)

0 引言

氯乙烯生产装置中换热器受材质、构造、冷却水质等各项因素影响，换热器管口、管束、管板等各处经常会出现泄露问题，这会导致物料进入到冷却系统中，这不仅导致物料浪费，而且还会环境产生污染，会对企业的生产作业造成不良影响，甚至会引发安全事故，因此，要作做好对换热器泄露问题的分析工作，保证生产作业的顺利进行。

1 氯乙烯概述

氯乙烯是一种无色液体，其熔点为-157.9℃，沸点为-13.9℃。其具有毒性，能够与苯和醇融合，氯乙烯时一种化学性质稳定的溶剂，但是要在没有空气和催化剂等问题的情况下。目前，氯乙烯已经成得到了广泛应用，其主要被的用作有机溶剂，而也可以被用干洗剂，以及脂肪类萃取剂[1]。正是因为氯乙烯具有广泛大的应用空间，因此，人们加强了对其生产的研究。氯乙烯生产过程中会应用到大量的设备，而换热器是其中重要的一项设备，其在长期应用期间可能会发生泄露问题，一旦出现泄露会对氯乙烯的生产造成不良影响，因此，要做好相应分析工作。

2 换热器发生泄露的原因

某公司对换热器在应用过程中泄露情况进行监测，经过监测发现某日8℃冷却水中氯乙烯子质量分数超过到了41.68%，经过检查发现全凝器中有4 根列管都发生了泄露情况[2]。作业人员将全凝器封头拆下，完成拆卸后，经过观察可以发现列管封堵十分严重，特别是物料进口处，堵塞情况十分严重。对换热器进行分析，可以发现导致泄露的原因如下：

2.1 全凝器内存在大量杂物

(1)全凝器内才用到水质较差，水中含有大量的镁、磷、钙等各种离子，这些离子的存在降低了水质。如果全凝器在运行过程中发生了泄露现象，此时，会导致污物随着冷却水渗入到管程中，这会导致列管和封头出都遭受污染，长期以往，将会是列管发生堵塞，这会对后期生产作业的进行造成不良影响。

(2)粗氯乙烯中含有一定量的酸性物质，酸性物质的存在会导致列管、封头等部位遭受到腐蚀，随着时间的推移，铁锈会发生聚集[3]。

(3)粗乙烯从上游不断流入到下游，在该期间，粗氯乙烯会携带大量的污染物。如果在生产期间，冷却器发生了泄露，这会导致少量的冷却水被粗氯乙烯携带到全凝器，而粗氯乙烯气体流速降低，这将会导致污染物沉降，各种污染物会聚集在列管，以及封头处。

(4)在实际生产作业期间，为了降低的能源消耗量，适当延长了碱洗塔周期，这也就会导致碱液中存在大量杂质，长期积累，会导致大量污垢都聚集在全凝器列管和封头处。

2.2 粗氯乙烯中含有的S2-

(1)乙炔气体中含有P、S，这些元素经过化学反应会生成HgS，其可能会将少量的粗氯乙烯带入到全凝器中，而且在该期间会发生积累。

(2)在进行洗碱洗塔进行处理时，采用的时经过处理后的废水，这会导致氯乙烯中会携带一定量的S2-到全凝器中，会聚集在列管和封头处。

2.3 粗氯乙烯PH值小于7

(1)氯乙烯与氧发生化学反应会生成过氧化物，其遇水容易分解成甲醛、甲酸等各种酸性物质，这些酸性物质都会对碳钢设备造成腐蚀，进而会生成大量的铁离子，而铁离子的存在也会促进系统中氯乙烯与氧气反应，会形成更多的酸性物质。

(2)生成工艺子指引起泄露问题。为了对氯乙烯的偏酸情况进行分析，对粗氯乙烯进行跟踪调查，具体数据内容如表1 所示。

通过表1 中数据可以发现HCL 流量与粗氯乙烯的pH 值之间关系较小，这一情况也表明两者之间的关系不大；水洗塔出口处的HCL 含量增多后，粗氯乙烯pH 值则会降低，而当HCL含量降低时，粗氯乙烯的pH 值则会升高；碱洗塔NaOH 浓度越低，粗氯乙烯pH 值则越低。

3 预防换热器泄露的合理措施

3.1 适当提升粗氯乙烯pH值

3.1.1 控制原料中氧气的具体含量

(1)现代生氯乙烯的工艺指标要求乙炔中氧的体积分数要保持在3%以内，氮气中含氧体积分数则要被控制在2%以内，而粗氯乙烯中养的体分数则要被控制在3%以内，在实际生成作业开展期间，并未对HCL 长的氧含量指标的具体制定进行全面控制。要对原材料气气的纯度进行全面控制，尽量降低原料气体中氧的含量，避免在后续生产过程中，氯乙烯和氧气反应生产大量的低分子过氧物，从而对生作业的开展提供支持。

(2)转化器触媒抽翻作业期间，在条件允许的情况下，要尽量缩短生产作业时间，不得在阴雨天环境下作业，避免触媒吸收水分，生产甲酸等各种酸性物质。完成抽翻作业后，利用氮气进行置换，置换要直到氧氮体积分数不足2%位为止。

3.1.2 脱水处理

(1)控制冷却设备出口处的温度，在条件允许的情况下，要尽量在低位运行，从而为生产作业的开展提供支持。除此之外，相关作业人员要注意，随着温度的不断升高，气柜水槽内得水分蒸发量将会不断变大，此时，蒸发的水蒸气会随着粗氯乙烯同时被压缩到抽回系统中。

(2)回收废碱罐中的氯乙烯时，为了确保作业的合理性，必须做好以下几项内容：①对废碱罐进行全面分析，对罐的具体温度进行全面控制，开展排水期间，要将废碱罐的温度控制在40℃，而在其他时间则要将其温度控制在18～22℃之间，进行温度的控制的目的就是尽量减小水分蒸发量。②针对生产作业过程中采用的废碱罐，要及时开展排水作业。

(3)进行技术改造，通过对分子筛干燥和固碱干燥等方式对氯乙烯进行干燥处理。

表1 粗氯乙烯监测数值

3.2 提升乙烯转换率

乙烯合成是一项复杂工作，实际合成过程中对技术的要求较高，而对合成人员的综合能力也有着较高要求，因此，要抓我氯乙烯合成岗位的每一项工作内容，从触媒原料入场，到回收触媒的整个过程中，都要采取全方位无死角的方式进行管理，要对触媒抽翻、转换器温度，以及转换器调节各指标进行合理设定，并且做好相应的控制作业，进而使转换率偏低情况得到改变，减小实际生产过程中精馏工序，以及压缩等各项操作时长，碳钢设备在应用时遭受到的腐蚀情况，进而使装置能够处于慢负荷状态，可以高效、长周期运行，为氯乙烯生产作业的进行提供支持。

3.3 控制各项工艺指标

生产氯乙烯期间，要对生产作业期间的盐酸的浓度、温度等各项指标进行全面控制，对NaOH 的具体浓度，以及循环量等各项内容进行全面控制，确保后续生产作业开展过程中，不会发生偏酸情况。尤其是要对脱酸塔内盐酸的具体质量分数进行控制，使其保持在33%以内；对于水洗塔内的盐酸质量分数也要做好控制工作，因为夏季和冬季的温度不同，这也会对生产造成一定程度影响，一般来说，在冬季，要将水洗塔内的盐酸质量分数控制在18%～22%之间，而在夏季，则要将水洗塔内的盐酸质量分数控制在11%～15%之间；而对于碱洗塔内NaOH的质量分数，则应当将质量分数控制在10%～20%之间，而对于减循环量，则要将其控制在15%以内。

3.4 提升冷却水水质

循环水的水质会对氯乙烯生产作业的开展造成直接影响，在生产作业开展期间，要改善水质，使其可以满足生产需求。为了提升水质，要加强对水质具体情况的监测，及时向循环水中添加各种能够改善水质的添加剂，如果通过添加剂无法使水质能够满足生产作业需求，要及时更换循环水。在生产作业开展期间，要每隔一个月对氯乙烯生产中使用循环水的设备，以及5℃冷却水换热设备进行一次冲洗排污，进行冲洗排污的核心目的就是避免设备在生产中出现严重结垢情况，严重结垢会导致设备在应用期间出现换热效果不良现象，而且也会导致水中铁离子含量增多。

4 结语

作为氯乙烯生产过程中的一项重要设备，其在实际应用过程中会出现泄露问题。导致换热器发生泄露的原因有材料自身存在问题，换热器制造问题等。此外，氯乙烯生产过程中设备与工业生产过程中的冷却水中的盐类、杂质、微生物等会发生化学反应，会对焊缝和管板造成一定程度腐蚀。因此，在氯乙烯生产期间，要对生产过程中采用的每一台设备进行全面管理，同时，要做好使用与维护作业，采用具有较强防腐性能的新材料，从多个角度入手，只有这样才能达到最终的治理目的。