PVC转化器腐蚀原因分析和防护办法.doc

转化器腐蚀原因分析和防护办法 我公司从2003年开始从事PVC生产，发展至今已达到产能已达年产84万吨（权益产能73.56万吨），目前新疆项目正在新建30万吨PVC，以后将进一步扩大氯碱产能30万吨，届时公司氯碱产能将达到144万吨PVC规模。 国内采用管式催化反应器作为氯乙烯转化器在电石法生产PVC工艺中已经使用了多年。转化器的腐蚀泄漏穿孔问题一直是影响PVC生产的不利因素，它不但影响设备的使用寿命，而且还导致产品质量和产量的下降。我公司去年开始转化器开始出现频繁腐蚀泄露现象，不但严重影响了正常的生产，造成触媒消耗增加，反应后指标超标，生产成本增高，而且频繁的检修使得工人劳动强度增大，生产环境恶化等。我公司针对转化器穿孔成立了攻关小组，对其做针对研究，目前已取得显著成果。 一、公司设备概况 我公司转化器规格为Φ1800×3000，其结构为固定管板式列管换热器???设备由上封头、换热器、下封头组成，列管与管板采用胀接。简体、封头及管板材质均为16MnR，列管为Φ57X3.5无缝钢管，材质为20#，下封头采用内衬6mm橡胶。转化器与常用列管式换热器不同之处是列管与管板胀接的技术要求更为严格，胀接缝处只要有微小的渗漏，就会使管外热水进入管内与气相中氯化氢接触生成浓盐酸，并进一步腐蚀列管，引起泄露影响生产，甚至引发安全事故。 二、工作原理 转化器列管里面装满以活性碳为载体的汞触媒催化剂，内通入经过混合器混合后再用7℃冷冻水冷却脱水后的的HCl、C2H2，在汞触媒的催化作用下生成VC气，发生强放热反应，反应带的中产生的大量热量由列管外的循环水带走。转化器反应温度控制在l20-180℃以维持高收率。管外的循环冷却水，进口温度约为95℃，出口温度为100℃左右，由离心泵循环输送做强制循环。合成转化器管间的传热介质为水，给热系数较大，但管内的气相反应是在导热系数小的触媒上进行的，给热系数小，列管内的反应热难以传递到管外来，使反应热沿列管横截面存在一个径向分布，管中心部位温度最高。另一方面，在列管的长度方向上，反应热量沿管长存在一个轴向分布，其反应热点是随着触媒使用时间的增加，由上而下平移，在触媒使用前期(1000h内)，由于新装触媒活性高，反应热点在上层；触媒使用中期(1000-3000h)，反应热点分布带宽在中段；触媒使用后期(3000h后)，反应热点下移到下层。因而，转化器的热力分布较为复杂，在使用过程中易发生腐蚀泄漏。 三、腐蚀原因分析 3.1 设备本体 3.1.1 列管材质 转化器列菅材质一般为A3钢，，金相组织为正常的珠光体和铁素体，但硫的分布可能存在不均匀，存在二级硫化物夹杂。而通常情况下，硫化物夹杂易形成点蚀的腐蚀源。 3.1.2 制造和检验要求与措施不完备 转化器虽为固定管板式换热器，但与普通转化器有很大的不同，由PVC工艺流程得知，转化器管程介质为C2H2和HC1混合气，经冷却脱水后进入前台转化器，混合气在换热管内部，在触媒的作用下大部分生成C2H3Cl，然后进入后台转化器，未反应的混合气继续反应生成了C2H3Cl。该系统中转化器是串联使用的，壳程介质为水，由此表明，转化器的操作条件要求热管与管板角焊缝不能泄露，一旦有微小的泄露，将导致管问的热水泄露到设备内，与气相中的HCI接触而产生浓盐酸，并进一步腐蚀，然后再泄露增大，如此恶性循环。 3.1.3 应力引发的焊胀管接头缺陷扩展产生腐蚀和泄露 转化器为固定管板式换热器，管束与壳体是刚性连接的，当壳程温度较高的流体与温度较低的流体进行换热时，由于管束的壁温高于壳体的壁温。管束的伸长高于壳体的伸长，壳体限制管束的热膨胀结果使与管束受压，壳体受拉。在管壁截面上与管板连接处的角焊缝产生拉脱、剪切应力，这个应力是由管壁和壳壁温差引起的，所以称为温差应力，也称为热应力。管壁和壳壁的温差越大，引起的热应力也越大。由实际生产情况得知，转化器管束内部是C2H2和HCl生成C2H3Cl的反应，反应温度在120-180℃，管束外部热水温度在90-97℃，不可避免产生管壁和壳壁的温差，由此引起热应力。另外，频繁的升、降流量；开、停车导致转化器管束内部反应温度的变化，引起的应力变化，也会造成转化器列管泄露。 3.2 列管内物料 管内原料气中含有水分，会使部分氯化氢变成盐酸，引起酸性腐蚀。若原料气中含有游离氯，又会产生三氯化铁，从而引起腐蚀。减少水和氯的含虽能大大减轻转化器列管的内腐蚀。目前，我公司采用混合冷冻脱水方法，脱水温度控制在(-12)和(-16℃)之间，然后经过酸雾捕集器，严格控制原料气带水；原料气提高岗位二合一则要求严格控制反应炉配比，严禁过氯；转化器顶、底均采用活性炭垫层用于吸附脱除游离氯和氧化铁，能有效地挖制列管内的腐蚀。 3.3 壳层循环水 我厂转化器所用循环冷却水来自工厂附近