探究氯乙烯生產(chǎn)裝置的換熱器泄漏成因及其對(duì)策

張敦由(濱化集團(tuán)股份有限公司，山東 濱州 256600)

0 引言

氯乙烯生產(chǎn)裝置中換熱器受材質(zhì)、構(gòu)造、冷卻水質(zhì)等各項(xiàng)因素影響，換熱器管口、管束、管板等各處經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)泄露問題，這會(huì)導(dǎo)致物料進(jìn)入到冷卻系統(tǒng)中，這不僅導(dǎo)致物料浪費(fèi)，而且還會(huì)環(huán)境產(chǎn)生污染，會(huì)對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)作業(yè)造成不良影響，甚至?xí)l(fā)安全事故，因此，要作做好對(duì)換熱器泄露問題的分析工作，保證生產(chǎn)作業(yè)的順利進(jìn)行。

1 氯乙烯概述

氯乙烯是一種無色液體，其熔點(diǎn)為-157.9℃，沸點(diǎn)為-13.9℃。其具有毒性，能夠與苯和醇融合，氯乙烯時(shí)一種化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的溶劑，但是要在沒有空氣和催化劑等問題的情況下。目前，氯乙烯已經(jīng)成得到了廣泛應(yīng)用，其主要被的用作有機(jī)溶劑，而也可以被用干洗劑，以及脂肪類萃取劑[1]。正是因?yàn)槁纫蚁┚哂袕V泛大的應(yīng)用空間，因此，人們加強(qiáng)了對(duì)其生產(chǎn)的研究。氯乙烯生產(chǎn)過程中會(huì)應(yīng)用到大量的設(shè)備，而換熱器是其中重要的一項(xiàng)設(shè)備，其在長期應(yīng)用期間可能會(huì)發(fā)生泄露問題，一旦出現(xiàn)泄露會(huì)對(duì)氯乙烯的生產(chǎn)造成不良影響，因此，要做好相應(yīng)分析工作。

2 換熱器發(fā)生泄露的原因

某公司對(duì)換熱器在應(yīng)用過程中泄露情況進(jìn)行監(jiān)測，經(jīng)過監(jiān)測發(fā)現(xiàn)某日8℃冷卻水中氯乙烯子質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過到了41.68%，經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)全凝器中有4 根列管都發(fā)生了泄露情況[2]。作業(yè)人員將全凝器封頭拆下，完成拆卸后，經(jīng)過觀察可以發(fā)現(xiàn)列管封堵十分嚴(yán)重，特別是物料進(jìn)口處，堵塞情況十分嚴(yán)重。對(duì)換熱器進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致泄露的原因如下：

2.1 全凝器內(nèi)存在大量雜物

(1)全凝器內(nèi)才用到水質(zhì)較差，水中含有大量的鎂、磷、鈣等各種離子，這些離子的存在降低了水質(zhì)。如果全凝器在運(yùn)行過程中發(fā)生了泄露現(xiàn)象，此時(shí)，會(huì)導(dǎo)致污物隨著冷卻水滲入到管程中，這會(huì)導(dǎo)致列管和封頭出都遭受污染，長期以往，將會(huì)是列管發(fā)生堵塞，這會(huì)對(duì)后期生產(chǎn)作業(yè)的進(jìn)行造成不良影響。

(2)粗氯乙烯中含有一定量的酸性物質(zhì)，酸性物質(zhì)的存在會(huì)導(dǎo)致列管、封頭等部位遭受到腐蝕，隨著時(shí)間的推移，鐵銹會(huì)發(fā)生聚集[3]。

(3)粗乙烯從上游不斷流入到下游，在該期間，粗氯乙烯會(huì)攜帶大量的污染物。如果在生產(chǎn)期間，冷卻器發(fā)生了泄露，這會(huì)導(dǎo)致少量的冷卻水被粗氯乙烯攜帶到全凝器，而粗氯乙烯氣體流速降低，這將會(huì)導(dǎo)致污染物沉降，各種污染物會(huì)聚集在列管，以及封頭處。

(4)在實(shí)際生產(chǎn)作業(yè)期間，為了降低的能源消耗量，適當(dāng)延長了堿洗塔周期，這也就會(huì)導(dǎo)致堿液中存在大量雜質(zhì)，長期積累，會(huì)導(dǎo)致大量污垢都聚集在全凝器列管和封頭處。

2.2 粗氯乙烯中含有的S2-

(1)乙炔氣體中含有P、S，這些元素經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)會(huì)生成HgS，其可能會(huì)將少量的粗氯乙烯帶入到全凝器中，而且在該期間會(huì)發(fā)生積累。

(2)在進(jìn)行洗堿洗塔進(jìn)行處理時(shí)，采用的時(shí)經(jīng)過處理后的廢水，這會(huì)導(dǎo)致氯乙烯中會(huì)攜帶一定量的S2-到全凝器中，會(huì)聚集在列管和封頭處。

2.3 粗氯乙烯PH值小于7

(1)氯乙烯與氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng)會(huì)生成過氧化物，其遇水容易分解成甲醛、甲酸等各種酸性物質(zhì)，這些酸性物質(zhì)都會(huì)對(duì)碳鋼設(shè)備造成腐蝕，進(jìn)而會(huì)生成大量的鐵離子，而鐵離子的存在也會(huì)促進(jìn)系統(tǒng)中氯乙烯與氧氣反應(yīng)，會(huì)形成更多的酸性物質(zhì)。

(2)生成工藝子指引起泄露問題。為了對(duì)氯乙烯的偏酸情況進(jìn)行分析，對(duì)粗氯乙烯進(jìn)行跟蹤調(diào)查，具體數(shù)據(jù)內(nèi)容如表1 所示。

通過表1 中數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)HCL 流量與粗氯乙烯的pH 值之間關(guān)系較小，這一情況也表明兩者之間的關(guān)系不大；水洗塔出口處的HCL 含量增多后，粗氯乙烯pH 值則會(huì)降低，而當(dāng)HCL含量降低時(shí)，粗氯乙烯的pH 值則會(huì)升高；堿洗塔NaOH 濃度越低，粗氯乙烯pH 值則越低。

3 預(yù)防換熱器泄露的合理措施

3.1 適當(dāng)提升粗氯乙烯pH值

3.1.1 控制原料中氧氣的具體含量

(1)現(xiàn)代生氯乙烯的工藝指標(biāo)要求乙炔中氧的體積分?jǐn)?shù)要保持在3%以內(nèi)，氮?dú)庵泻躞w積分?jǐn)?shù)則要被控制在2%以內(nèi)，而粗氯乙烯中養(yǎng)的體分?jǐn)?shù)則要被控制在3%以內(nèi)，在實(shí)際生成作業(yè)開展期間，并未對(duì)HCL 長的氧含量指標(biāo)的具體制定進(jìn)行全面控制。要對(duì)原材料氣氣的純度進(jìn)行全面控制，盡量降低原料氣體中氧的含量，避免在后續(xù)生產(chǎn)過程中，氯乙烯和氧氣反應(yīng)生產(chǎn)大量的低分子過氧物，從而對(duì)生作業(yè)的開展提供支持。

(2)轉(zhuǎn)化器觸媒抽翻作業(yè)期間，在條件允許的情況下，要盡量縮短生產(chǎn)作業(yè)時(shí)間，不得在陰雨天環(huán)境下作業(yè)，避免觸媒吸收水分，生產(chǎn)甲酸等各種酸性物質(zhì)。完成抽翻作業(yè)后，利用氮?dú)膺M(jìn)行置換，置換要直到氧氮體積分?jǐn)?shù)不足2%位為止。

3.1.2 脫水處理

(1)控制冷卻設(shè)備出口處的溫度，在條件允許的情況下，要盡量在低位運(yùn)行，從而為生產(chǎn)作業(yè)的開展提供支持。除此之外，相關(guān)作業(yè)人員要注意，隨著溫度的不斷升高，氣柜水槽內(nèi)得水分蒸發(fā)量將會(huì)不斷變大，此時(shí)，蒸發(fā)的水蒸氣會(huì)隨著粗氯乙烯同時(shí)被壓縮到抽回系統(tǒng)中。

(2)回收廢堿罐中的氯乙烯時(shí)，為了確保作業(yè)的合理性，必須做好以下幾項(xiàng)內(nèi)容：①對(duì)廢堿罐進(jìn)行全面分析，對(duì)罐的具體溫度進(jìn)行全面控制，開展排水期間，要將廢堿罐的溫度控制在40℃，而在其他時(shí)間則要將其溫度控制在18～22℃之間，進(jìn)行溫度的控制的目的就是盡量減小水分蒸發(fā)量。②針對(duì)生產(chǎn)作業(yè)過程中采用的廢堿罐，要及時(shí)開展排水作業(yè)。

(3)進(jìn)行技術(shù)改造，通過對(duì)分子篩干燥和固堿干燥等方式對(duì)氯乙烯進(jìn)行干燥處理。

表1 粗氯乙烯監(jiān)測數(shù)值

3.2 提升乙烯轉(zhuǎn)換率

乙烯合成是一項(xiàng)復(fù)雜工作，實(shí)際合成過程中對(duì)技術(shù)的要求較高，而對(duì)合成人員的綜合能力也有著較高要求，因此，要抓我氯乙烯合成崗位的每一項(xiàng)工作內(nèi)容，從觸媒原料入場，到回收觸媒的整個(gè)過程中，都要采取全方位無死角的方式進(jìn)行管理，要對(duì)觸媒抽翻、轉(zhuǎn)換器溫度，以及轉(zhuǎn)換器調(diào)節(jié)各指標(biāo)進(jìn)行合理設(shè)定，并且做好相應(yīng)的控制作業(yè)，進(jìn)而使轉(zhuǎn)換率偏低情況得到改變，減小實(shí)際生產(chǎn)過程中精餾工序，以及壓縮等各項(xiàng)操作時(shí)長，碳鋼設(shè)備在應(yīng)用時(shí)遭受到的腐蝕情況，進(jìn)而使裝置能夠處于慢負(fù)荷狀態(tài)，可以高效、長周期運(yùn)行，為氯乙烯生產(chǎn)作業(yè)的進(jìn)行提供支持。

3.3 控制各項(xiàng)工藝指標(biāo)

生產(chǎn)氯乙烯期間，要對(duì)生產(chǎn)作業(yè)期間的鹽酸的濃度、溫度等各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行全面控制，對(duì)NaOH 的具體濃度，以及循環(huán)量等各項(xiàng)內(nèi)容進(jìn)行全面控制，確保后續(xù)生產(chǎn)作業(yè)開展過程中，不會(huì)發(fā)生偏酸情況。尤其是要對(duì)脫酸塔內(nèi)鹽酸的具體質(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)行控制，使其保持在33%以內(nèi)；對(duì)于水洗塔內(nèi)的鹽酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)也要做好控制工作，因?yàn)橄募竞投镜臏囟炔煌?，這也會(huì)對(duì)生產(chǎn)造成一定程度影響，一般來說，在冬季，要將水洗塔內(nèi)的鹽酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在18%～22%之間，而在夏季，則要將水洗塔內(nèi)的鹽酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在11%～15%之間；而對(duì)于堿洗塔內(nèi)NaOH的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，則應(yīng)當(dāng)將質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在10%～20%之間，而對(duì)于減循環(huán)量，則要將其控制在15%以內(nèi)。

3.4 提升冷卻水水質(zhì)

循環(huán)水的水質(zhì)會(huì)對(duì)氯乙烯生產(chǎn)作業(yè)的開展造成直接影響，在生產(chǎn)作業(yè)開展期間，要改善水質(zhì)，使其可以滿足生產(chǎn)需求。為了提升水質(zhì)，要加強(qiáng)對(duì)水質(zhì)具體情況的監(jiān)測，及時(shí)向循環(huán)水中添加各種能夠改善水質(zhì)的添加劑，如果通過添加劑無法使水質(zhì)能夠滿足生產(chǎn)作業(yè)需求，要及時(shí)更換循環(huán)水。在生產(chǎn)作業(yè)開展期間，要每隔一個(gè)月對(duì)氯乙烯生產(chǎn)中使用循環(huán)水的設(shè)備，以及5℃冷卻水換熱設(shè)備進(jìn)行一次沖洗排污，進(jìn)行沖洗排污的核心目的就是避免設(shè)備在生產(chǎn)中出現(xiàn)嚴(yán)重結(jié)垢情況，嚴(yán)重結(jié)垢會(huì)導(dǎo)致設(shè)備在應(yīng)用期間出現(xiàn)換熱效果不良現(xiàn)象，而且也會(huì)導(dǎo)致水中鐵離子含量增多。

4 結(jié)語

作為氯乙烯生產(chǎn)過程中的一項(xiàng)重要設(shè)備，其在實(shí)際應(yīng)用過程中會(huì)出現(xiàn)泄露問題。導(dǎo)致?lián)Q熱器發(fā)生泄露的原因有材料自身存在問題，換熱器制造問題等。此外，氯乙烯生產(chǎn)過程中設(shè)備與工業(yè)生產(chǎn)過程中的冷卻水中的鹽類、雜質(zhì)、微生物等會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，會(huì)對(duì)焊縫和管板造成一定程度腐蝕。因此，在氯乙烯生產(chǎn)期間，要對(duì)生產(chǎn)過程中采用的每一臺(tái)設(shè)備進(jìn)行全面管理，同時(shí)，要做好使用與維護(hù)作業(yè)，采用具有較強(qiáng)防腐性能的新材料，從多個(gè)角度入手，只有這樣才能達(dá)到最終的治理目的。