浅谈生产过程中影响加热器使用寿命的因素

浅谈生产过程中影响加热器使用寿命的因素

周彦斌

中石油兰州石化公司化肥厂 甘肃省兰州市 730060

【摘要】：硝镁加热器是浓硝生产装置的主要设备，硝镁加热器为浓缩塔提供热量。同时脱去稀硝酸镁中的硝酸，给稀硝酸镁初步提浓。硝镁加热器的温度控制，含硝越高低不仅减小设备使用寿命，还对设备的腐蚀，原料稀酸的浪费装置的环保排放有直接影响。

【关键字】： 硝酸生产，硝镁加热器含硝，1.0MPa蒸汽，总结，措施

1前言

目前，我厂15万吨/年浓硝酸装置由山东化工规划设计院设计，6套单系统生产，其中硝酸镁加热器有六台，C10101A/B/C/D/E/F。在今年装置大检修对A、B、E套硝镁加热器的芯子（列管）进行整体更换，同时对壳体进行更换消漏。A套硝镁加热器年限为4年，而E套只有1.5年，F套此次虽然没有检修，在这之前的使用年限也未超过2年。为何前两套硝镁加热器器的使用年限要长于后两套的情况，在此次大检修中得到了答案。

2硝镁加热器的结构

硝镁加热器是由壳体、换热列管、硝酸镁进料口，硝酸镁溢流口、硝酸镁根部排放口、上升气相管、蒸汽入口、冷凝液排放口、视孔及升温蒸汽孔组成。

换热面积DN1600/DN1000 L=7105 F=260 m³ ，材料：OOCr19Ni10 ，管程：195℃、 1.4MPa ，壳程： 170℃ 、： －0.005MPa。介质、壳程： 硝酸镁溶液，少量硝酸 。管程：饱和蒸汽 。

3、加热器使用过程中的影响因素

3.1含硝高对加热器使用周期的影响

在间硝法生产工艺中，稀硝酸镁溶液中HNO₃含量合格率的控制显得非常重要。稀硝酸镁溶液含硝量高时可造成硝酸镁加热器设备及管线腐蚀加剧，还有加热器的的稀硝酸镁的冲刷造成蒸汽盘管的冲刷腐蚀加剧。

3.2 1.0Ma蒸汽品质对加热器使用周期的影响

蒸汽品质直接影响到硝镁加热器的温度控制，是稀硝酸镁溶液含硝高低的主要控制手段之一，含硝越高对设备的腐蚀就越大，还造成原料稀酸的浪费，同时影响装置的环保排放。而1.0MPa蒸汽压力主要受厂管网压力的制约（我装置的蒸汽主要依赖于动力锅炉系统），而温度高于饱和蒸汽温度不利于加热器的换热。因为加热器冷凝液的排放靠疏水器进行，蒸汽在热交换过程中不能完全冷凝，势必存气，造成换热器的工作不正常。蒸汽温度低，热值低，也不能提供很好的热量。在日常操作中，我们发现加热器A、B、C套温度控制较好，含硝的和合格率较高，而后三套 含硝的合格率低，尤其是E、F套。为了保证E、F套加热器温度，蒸汽调阀的开度比前几套要大，而且需要将加热器冷凝液出口疏水器旁路阀打开，造成1.0MPa蒸汽用量增大。

今年大检修，车间对A、B、E套加热器换热列管进行更换（简称换热芯子），发现A、B套芯子的列管为均匀的点蚀（使用周期为四年），而E套芯子的列管为酸的断裂腐蚀（使用周期为一年半）。D、E、F套在1.0MPa蒸汽总管的末端。因此我们判断，由于1.0MPa蒸汽末端带水较多，影响加热器的温度控制，造成稀硝酸镁溶液含硝高，腐蚀设备。因此提高1.0MPa蒸汽总管末端蒸汽品质及增加加热器冷凝液排放能力。可有效的提高稀硝酸镁溶液含硝的合格率，不仅降低原料稀硝酸的损耗，减少设备腐蚀，同时可降低1.0MPa蒸汽消耗。

3.2 加热器液面对加热器的影响

外操在巡检过程中要及时检查加热器沸腾情况，监控加热器液位在盘管以上,保证溢流管溢流。过低，盘管裸露，液相温度急剧下降，盘管腐蚀加重。过高气相空间减小，沸腾不好，含硝高，都会加剧加热器的腐蚀。

3.3 负压控制对加热器的影响

负压过低甚至正压造成加热器法兰，及所属管线法兰泄漏，正压造成稀硝酸镁的沸点升高，在脱硝过程中，不仅消耗蒸汽量，对稀硝酸镁溶液脱销也不利。

4措施

4.1硝镁加热器物料入口处增加缓冲罐。

在浓缩塔塔釜物料（稀硝酸镁）进硝镁加热器的管线上增加一个缓冲罐，降低稀硝酸镁进入加热器的位压，减小物理冲刷。同时在硝镁加热器盘管冲刷部位增加挡板，避免稀硝酸镁直接冲刷在盘管上。

4.2提高1.0Ma蒸汽总管末端蒸汽品质

浓硝1.0MPa蒸汽总管在D、E套加热器之间增加一个疏水器，F套加热器即浓硝1.0MPa蒸汽总管末端增加一个疏水器。在A、B、C、D、E套加热器冷凝液疏水器再并联一个疏水器。蒸汽总管增加2个疏水器可保证1.0MPa蒸汽的品质，防止带水严重。加热器冷凝液疏水器并联一个疏水器可以保证加热器的温度，同时减少因温度低而开旁路操作，减少蒸汽的消耗。同时提高含硝合格率降低设备腐蚀。

4.3、降低稀硝酸镁含硝，延长硝镁加热器使用寿命

2018年总结出稀镁脱硝操作五步法（2111工作法）：

2个温度：一是在单套酸浓度合格前提下（98.2%以上），控制浓缩塔顶温度在80～90℃。 为了保证成品酸浓度，内操随时查看LIMS分析结果；外操在调整过程中及时检查回流酸封及漂白酸封视镜液位，保证回流酸封液位稍高于漂白视镜液位。二是控制硝镁加热器液相温度在165～170℃。若蒸汽压力低及时联系调度提压；若1.0Mpa 蒸汽压力不能保证，联系现场将 1.6MPa蒸汽导入；外操在调整过程中及时检查加热器沸腾情况，监控加热器液位在盘管以上,保证溢流。

1个负压：控制浓缩系统负压在-5～-20KPa 。若气液分离器处负压过低,根据多年经验积累，重点检查喷射器漏点。再根据加热器气、液相温度（如果加热器气相温度比液相温度高）则判断加热器列管泄漏。硝镁加热器沸腾状况，若为大波浪起伏判断是硝镁加热器盘管漏。如果是浓缩塔的各段压差变大则检查是否回流酸量过大，如果漂白塔积液则是塔内填料破碎。

1个浓度：控制浓硝酸镁浓度在77～78%。浓镁浓度高，可使沸点上升，硝镁加热器温度升高，有利于脱销。

1个配比：调整浓硝酸镁与稀硝酸配料比。根据设计指标2.5～3.0，浓硝酸镁与稀硝酸体积比接近2.5时，浓缩塔、硝镁加热器负荷为最优 状况，有利于硝镁加热器脱硝。

控制含硝在0.2%以下，减少加热器盘管消漏频次，延长使用年限。

参考文献：

[1] 陈五平. 无机化工工艺学.化学工业出版社.2011年7月。

[2] 刘多恩，马福生. 稀硝酸装置操作规程[M].中国石油兰州石化分公司发布 2015年10月。

[3] 尚全民，李晓智. 石油化工基础理论培训教材.中国石油兰州石化公司人事处出版.2005年3月。