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浓硝酸装置硝镁加热器改造建议

作者:未知

  摘要:本文介绍了浓硝酸装置硝镁加热器在生产过程中的工作状况和存在的问题,对存在的问题进行了分析和总结,提出了相应的改进建议。
  关键词:硝镁加热器;腐蚀泄漏;检修频次
  浓硝酸装置硝镁加热器共有六台,型号为:S24-0050 DN1600/DN1000 L=7105 F=260M2重量:38.69t材质:304L。硝镁加热器作为硝酸装置生产浓硝酸的关键设备之一,在浓硝酸生产中发挥着重要作用。它是将浓缩塔提馏段底部出来的稀硝酸镁溶液加热脱硝后(脱硝后的含硝量≤0.5%)输送到稀硝酸镁储槽,通过加热器蒸出的硝酸蒸汽进入浓缩塔提馏段底部,满足浓缩塔所需的热量。硝镁加热器入口管壳体及管束因长期接触高温的硝酸镁溶液,入口管壳体及U形管束被冲刷、腐蚀严重减薄,换热管堵管数量已达10%,严重影响换热效果,在硝镁加热器壳体打补丁及U形换热管检修期间,浓缩塔、漂白塔要进行降温,检修结束后又要进行升温,该过程中温度变化可能造成浓硝酸冷凝器高硅铸铁管破裂,影响酸浓度及后续工艺,因此硝镁加热器列管检修频繁是制约硝酸装置长周期运行的重要因素之一。如果解决好硝镁加热器列管频繁检修问题,浓硝酸装置的安全长周期稳定运行将会迈出重大一步。
  1 存在问题分析、讨论
  该装置自开车以来,先后对进料短管(Ф159*6  550mm 材质:316L)进行了两次改造:
  ①直接在现有入口进料管的内壁加装高硅铸铁短管,高硅铸铁短管一端设计成翻边法兰,与来自浓缩塔底部的出口管线以活套法兰方式连接;另一端直接封死,底部侧面开口,物料可通过侧面开口进入加热器,既可防止物料直接冲刷换热器管束,又可取消管头加装的防冲板。
  ②直接在现有入口进料管的内壁内衬KY704短管,底部加装防冲板。在三年多的开车运行过程中,由于稀硝酸镁溶液中含硝,且具有较高的温度,虽然加热器整体采用00Cr19Ni10超低碳不锈钢,但高温的硝酸镁介质对加热器的腐蚀仍然非常严重,尤其在入口进料端存在以下几方面的问题:
  a.实际生产中,由于硝镁加热器所用1.0MPa蒸汽压力波动大,加热器温度随之波动较大,造成系统中硝镁含硝偏高,硝镁入口进料端处设备腐蚀加剧(进料短管、进料口防冲板、进料口处筒体、加热器管束),造成浓硝酸装置单套系统停车检修。进料短管管壁冲刷腐蚀严重,更换周期约2-3个月;因进料口处筒体长期接触硝酸蒸汽(高温高腐蚀性介质),进料管及附近壳体以及内部换热管束腐蚀减薄严重,现多处打补丁,经常被迫停车进行打补丁和换热管堵漏的检修作业;
  b.进料直接冲刷是造成硝镁加热器换热管束(U形管)严重腐蚀的主要原因,也是硝镁加热器使用周期短、检修频繁的最重要原因。由于进料口防冲板被腐蚀,来自浓缩塔的稀硝酸镁从硝镁加热器顶部垂直进入直接冲刷、腐蚀换热器管束,导致该部位管束反复泄漏,经常打开硝镁加热器封頭进行换热管的堵漏工作,六台硝镁加热器均进行了无数次堵管,每台硝镁加热器管束封堵数量达到超过10-15%塔内温度无法控制,严重影响浓硝酸质量,有的甚至更换硝镁加热器芯子(单台芯子价值约33.5万元),备件费用消耗过高。
  2 解决措施
  ①引入1.3MPa的蒸汽来稳定原来1.0MPa蒸汽压力波动大的问题,保证六台硝镁加热器在投用期间,能够严格执行操作法,硝镁含硝量基本控制在工艺指标之内(脱硝后的含硝量≤0.5%),降低对设备的腐蚀。
  ②通过现场测量、查阅资料、分析研究后,依据多年的检修经验,决定对加热器入口结构进行改、换。用“换位、缓冲、防护”工作法进行实施改造。将硝镁加热器进料口管φ159*6改至水平位置(换位工作法),另外更换入口进料管φ159*6为KY704管线,硝镁加热器新图纸由兰州寰球工程公司设计。并在入口管水平处加装KY704缓冲槽,北京科冶钢材公司制造加工。使来自浓缩塔的稀硝酸镁先进入缓冲罐,然后通过溢流进入硝镁加热器,这样避免了物料直接冲刷硝镁加热器管束。
  ③在进料管贴近换热器盘管处加装KY704防护板790*600*6。硝酸装置自开车连续运行以来,由于以上部位冲刷腐蚀,造成硝酸装置及硝镁加热器停车检修频率高,给浓硝酸装置连续安全运行提出了极大的挑战,期间,六台加热器入口进料管平均每三个月更换一次。
  3 实施推广
  鉴于以上原因,针对其它硝镁加热器都存在共同的问题,在检修过程中对其它五台硝镁加热器逐步进行了改造:将五台硝镁加热器进料口φ159*6改至水平位置,另外更换入口进料管φ159*6为KY704管线,并在入口管水平处加装KY704缓冲槽,使来自浓缩塔的稀硝酸镁先进入缓冲罐,然后通过溢流进入硝镁加热器,并在进料管贴近换热器盘管处加装KY704防护板。这样避免了物料直接冲刷硝镁加热器管束。
  4 总结
  本次改造很好的解决了硝镁下料时直接对硝镁加热器入口短管、壳体及列管的冲刷腐蚀的问题,改善了现场环境面貌,实现了硝镁加热器的长周期安稳运行。但是尽管这样硝镁加热器腐蚀严重的问题,还是需要我们在今后的工作中不断探索好的工艺、好的材料和好的方法。以延长硝镁加热器的运行时间,减少检修频次,从而减少检修人员的劳动强度。
论文来源:《中国化工贸易·上旬刊》 2019年3期
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