不设阳极保护不锈钢管壳式浓硫酸冷却器的应用

不设阳极保护不锈钢管壳式浓硫酸冷却器的应用

苏 敏,叶 红

(马鞍山金星化工 集团有限公司,安徽马鞍山 243051)

摘 要:介绍了已使用8年多的不设阳极保护不锈钢管壳式浓硫酸冷却器的技术参数、使用工况和

使用效果,认为Ed m esto m S X管壳式浓硫酸冷却器的耐腐蚀性能优越,可在w(H

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)=97.5%~

99.0%的范围内长期稳定工作,换热能力的富裕量较大,经济效益和社会效益显著。由于现场不具备综合利用低温位热量的条件,故未能充分展示其优越性能。

关键词:硫酸生产;冷却器+管壳式;应用;效果

中图分类号:TQ051.5:TQ111.16 文献标识码:B 文章编号:1009-1904(2005)02-0005-03

1993年,马鞍山金星化工 集团公司根据国家推行的清洁文明生产示范工程之助,申请世界银行推进中国环境技术援助项目专项贷款。重点对两套硫铁矿制酸装置(40kt/a和80kt/a各一套)的酸系统进行清洁文明生产示范工程改造,用先进的浓硫酸冷却器代替原设计的淋水式铸铁排管冷却器,达到节约用水、酸系统低温位热利用和减少污水排放量的清洁文明生产目的。

1 浓硫酸冷却设备的选型

原设计的浓硫酸冷却系统为淋水式铸铁排管冷却器,热交换效率差、用水量大、维修费用高,生产环境不好。80k t/a硫铁矿制酸装置的浓硫酸冷却系统每年仅备件更换维修费用就达30万元,并且需要大量的维修人员。鉴于工程改造需要,公司组织有关人员对国内、外的浓硫酸冷却设备进行了深入细致的考察研究。国内有关的研究、设计和设备制造单位相继研制成功带阳极保护的不锈钢管壳式浓硫酸冷却器,并广泛应用于硫酸生产中。如甘肃兰州天华化工机械及自动化研究设计院于1982年开始研制阳极保护管壳式不锈钢浓硫酸冷却器,1984年成功地投入工业应用,并实现了批量生产。该类型设备具有传热系数高、使用寿命长、占地面积小、耗水量少、无环境污染等优点,是目前国内先进的浓硫酸冷却设备;国外加拿大C I L公司、美国MEC公司等则更早开始研制带阳极保护的不锈钢浓硫酸冷却器,并在较大规模的硫酸生产企业使用;很多设备制造商不断进行新的浓硫酸冷却设备研制,如A lfa la val、APV等多家公司生产性能优越的板式浓硫酸冷却器,埃特蒙顿(Ed m eston)公司生产不设阳极保护的管壳式浓硫酸冷却器。带阳极保护的不锈钢浓硫酸冷却器虽然能较好地在制酸系统应用,但必须对阳极保护系统进行严格的管理,否则将产生严重的设备腐蚀事故,并严重影响设备使用寿命。据国内研究院、所和使用厂家介绍,阳极保护系统的阴极材料采用耐阴极极化腐蚀的合金,其使用寿命也只有2~3年。而国外不设阳极保护的管壳式浓硫酸冷却器则避免了这一弱点,使用更安全可靠。结合国内享有盛誉的专业设计院的推荐意见,我公司80 kt/a硫酸装置酸冷却系统决定选用国外进口的浓硫酸冷却器,其配置如下:吸收酸选用不设阳极保护的埃特蒙顿(Edm eston)SX管壳式浓硫酸冷却器(注: Sandv i k SX管壳式浓硫酸冷却器1996年设备采购价为32万美元/台套),干燥酸采用阿法拉伐(A lfa lava l)板式换热器。

2 埃特蒙顿S X管壳式浓硫酸冷却器介绍

埃特蒙顿SX管壳式浓硫酸冷却器采用Sandv i k SX耐酸钢制造,设计可采用不同种类的冷却水(普通水、预热脱盐水、海水),无阳极保护的设计已被证实为优越的技术方案。所有投用的酸冷却器在许多不同的场合应用,均显示了优良的耐腐蚀性能,对于冷却水中氯离子浓度为200 g/g及以上时,我们的酸冷却器设计允许的酸进口温度高于100!。在

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2005年第2期 硫磷设计与粉体工程

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热量采集系统预热除去矿物质的水到100!是现实的,这是高效节能可行的方法。我公司选用的SX 管壳式浓硫酸冷却器技术参数见表1。

表1 SX管壳式浓硫酸冷却器技术参数

名称

技术参数

壳程管程

设计压力/M Pa0.60.6

设计温度/!140100

测试压力/M Pa0.90.9

工作压力/M Pa0.450.45

工作温度/!

进口10557.4

出口8192.4

设备尺寸/mm 620#8134 19.05#7000(361根)

(=1.25)

材质Sandvi k SX Sandvi k SX

换热面积/m2301301

热负荷/MW 6.1466.146

工作介质98%H2SO4循环热水

焊缝系数/10.850.85

焊接工艺MMA、T I G、T I G/M AG MM A、T I G、TI G/MAG

焊条Sandv i k SX S andvi k SX

净质量/kg29002900

装水后质量/kg51005100

容积 1.40.8

注:1996年出厂,质保期6年。

3 使用情况及效果

1、投用时间及地点

清洁示范工程于1995年9月开工,1996年7月底施工结束转入系统停车对接,埃特蒙顿SX管壳式浓硫酸冷却器在1996年8月12日投入80kt/a 生产系统使用。

2、SX管壳式浓硫酸冷却器现场使用工况

由于我公司没有上低温位热回收系统,未将酸系统的低温位热量加以利用,故使用工况与设计工况有差异。

进/出口酸温 100/80!

进/出口水温32/42!

换热酸流量330m3/h

3、维修情况

1997年1月17日,埃特蒙顿SX管壳式浓硫酸冷却器在运行不到半年的时间内,发现由于设备制造缺陷而引起冷却器外壳渗漏。停车检查后未发现其他漏点,随即要求减量生产,严密监视,以防缺陷进一步扩大造成更大损失,并致函制造商,要求尽快修补缺陷。3月3日,制造商派员来我公司修补,同时承诺由于出现了这样的制造缺陷,将该设备的免费保修期延长一年,即把原来的保质期限六年改为七年。

4、使用效果

埃特蒙顿SX管壳式浓硫酸冷却器自1996年8月开始投用,除1997年1月17日出现一次渗漏故障外,至今已使用八年多,未出现其他故障,在生产系统中配套使用正常。且生产潜力很大,即使在2002年400t/d硫磺制酸生产系统和现在的320t/d 硫铁矿制酸生产系统中,埃特蒙顿SX管壳式浓硫酸冷却器也能稳定工作。在2004年7月的系统中修时,我们对SX管壳式浓硫酸冷却器进行清洗和检查,未发现有异常的腐蚀现象,换热管壁厚均大于1.2mm(注:设计管壁厚度1.25mm)。

4 使用S X管壳式浓硫酸冷却器的经济效益

清洁文明生产示范工程改造完成后,冷却水改用循环水,仅需补充很少的新鲜水。与原设计的淋水式铸铁排管相比,使用SX管壳式浓硫酸冷却器可节约冷却水450t/h,每年平均节约新鲜水约3500 kt。若每吨水以0.16元计(取水费0.04元/吨,排水费0.12元/吨),每年可节约资金56万元。原铸铁排管冷却器每年设备更换备件费用约30万元,而改用无阳极保护的SX管壳式浓硫酸冷却器,该系统每年更换备件的费用小于5万元,每年可节约备件费用25万元。由于采用了先进的管壳式浓硫酸冷却器,维修工作量减少,年节约维修人工费用10万元。每年产生的直接经济效益91万元,加上提高开车率、减少了铸铁排管冷却器的漏酸损失等的隐形效益,每年的经济效益超过100万元。

5 S X管壳式浓硫酸冷却器使用小结

1、淋水式铸铁排管冷却器因经常漏酸,冷却水淋洒不密闭产生大量水雾,对操作环境污染严重。采用SX管壳式浓硫酸冷却器由于无需阳极保护,管理无特殊要求,使用简单,维持方便。

2、SX管壳式浓硫酸冷却器的耐腐蚀性能优越,尤其对酸浓的稳定性要求不高,可在w(H2SO4)=

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