煤直接液化催化剂废水蒸发器空冷管束防腐技术探索
摘 要：煤直接液化催化剂废水蒸发器蒸发出来的蒸汽含有少量的硫酸盐等杂质，通过丝网除沫器进行了过滤，由于丝网除沫器的局限性不能完全将蒸汽中硫酸盐过滤掉，致使含有少量硫酸盐的蒸汽通过丝网除沫器进入空冷器管束内，造成空冷管束的内壁及换热管与上管板焊缝处严重腐蚀，在介质来源无法改变的前提下，将对空冷器管束本身进行改造。该文对蒸发器空冷管束的材质升级、改型做了简要阐述，并对蒸发器空冷管束管板及内壁做防腐的技术进行了探索研究。
关键词：煤直接液化 防腐 SHY-99 空冷管束
煤直接液化催化剂废水蒸发器蒸发出来的蒸汽经过丝网除沫器进入空冷器内进行冷凝，由于丝网除沫器的特殊性，不能完全避免蒸发器蒸发出来的蒸汽产生雾沫夹带现象，导致产品蒸汽含有少量硫酸盐等杂质进入空冷管束内，对空冷管束管板与换热管的焊缝及换热管上部造成腐蚀。空冷管束如进行材质升级费用非常昂贵，价格是目前使用空冷器的8倍左右，椭圆管空冷管束目前了解只能做碳钢材质无法做成不锈钢材质的空冷管束，做圆管的空冷管束换热面积需重新核算、尺寸需要更改且进入冬季后圆管的空冷管束极易发生冻害，无法正常使用，所以对蒸发器空冷管束在内壁做防腐上进行了探索研究。
1、煤直接液化催化剂废水蒸发器空冷管束在存在问题及概况
1.1 煤直接液化催化剂废水蒸发器空冷管束概况
1.1.1 工作参数及材质
工作压力：64～86k;工作温度：93℃～103℃，主蒸汽管线材质：316L;主空冷入口管线及主空冷管束材质：碳钢。工艺介质分析指标。(见表1)
1.2 煤直接液化蒸发器空冷管束在使用中存在的问题
煤直接液化催化剂废水蒸发器空冷器为斜顶式空冷器每列空冷有24片管束共计两列，每4片空冷管束对应1台风机，空冷管束换热管为双层椭圆管。从2010年投用后空冷器管束频繁发生泄漏，停工后检查发现蒸发器空冷管束焊缝及内壁腐蚀严重，在空冷管束上管板焊缝及换热管内壁上有少量硫酸盐积存，上管板与换热管焊缝有明显腐蚀且换热管管壁明显减薄，蒸发器空冷管束每次发生泄漏的部位主要发生在上管板与换热管的焊缝处与靠近焊缝的换热管处，蒸发器产生的蒸汽无法被空冷器完全冷凝，蒸发器空冷负压无法正常维持，使整个蒸发系统处理负荷下降。
经过两次检修发现蒸发器内丝网除沫器上板结硫酸盐较多，分析空冷器上管板上少量积盐是由产品蒸汽通过丝网除沫器雾沫夹带产生，由于这种煤直接液化蒸发器特殊工艺，蒸发器蒸发出来的产品蒸汽只经过丝网除沫器直接进入空冷管束，如有操作不当、工况波动或丝网除沫器效果不好等原因，会使丝网除沫器产生硫酸盐板结加剧丝网a除沫器雾沫夹带的发生，造成蒸发器空冷管束的腐蚀。
蒸发器空冷管束腐蚀严重无法满足蒸发装置长周期稳定运行，根据上述情况准备对蒸发器空冷管束进行材质升级或更改形式，但经过调研发现对蒸发器空冷管束材质升级的价格是目前空冷管束的'8倍左右，而且不锈钢椭圆管空冷无法制作，其中镀锌翅片施工难度较大。如将椭圆管空冷改为普通不锈钢圆管空冷需要重新核算换热面积，且在冬季运行中圆管空冷管束防冻难度极大，无法满足装置正常运行。经与多家换热器防腐单位沟通并针对现有蒸发器空冷管束使用介质、温度、压力及非正常工况下的了解，并特别对空冷管束导热系数做了要求，各防腐单位均有做好蒸发器空冷管束的想法。
2、煤直接液化蒸发器空冷管束防腐的选用
从运行成本及投资角度考虑，将在蒸发器空冷管束内表面做防腐层，经过与多家防腐公司沟通决定在将各公司做好的防腐挂片放置在空冷管束内进行试验。各个单位根据蒸发器空冷工况制作的挂片在运行一个周期后发现SHY-99防腐涂料的使用效果较好，根据价格等综合因素考虑决定将新购置的两片管束进行防腐。
2.1 SHY99防腐涂料特点介绍
SHY-99涂料是我单位与山东华仪科技开发有限公司针对蒸发器空冷管束的介质、压力、温度等工况选用的一种涂料由改性耐热、防蚀高分子合成树脂和耐热、耐蚀性、填料及特种添加剂，经特殊生产工艺加工研制开发的单组份新型冷换设备专用防腐涂料。该涂料除具有前两代涂料耐酸、耐碱、耐油、耐有机溶剂和盐、水溶液等介质腐蚀的特性外，还具有以下特点：(1)耐温性高，长期使用温度在240℃以下，能满足炼油企业中低温部位使用。(2)能耐240℃，10 kg蒸汽吹扫。能满足炼油厂开停工蒸汽扫线要求。(3)可根据介质的不同，进行配方微调，以满足炼厂不同介质要求。(4)硬度高，可耐一定强度的冲击涂层不脱落。(5)该涂料的物理指标及化学指标(见表2)。漆膜耐化学介质性能指标(见表3)。
2.2 适用范围及年限
适用于石油炼制、石油化工、化纤、化肥、氯碱、发电、冶金、食品、制药等行业生产所需的冷凝器、油冷器、换热器、空冷器、贮冷器、凝汽器及压力容器的腐蚀防护。
涂料使用温度、工作温度≤240℃。
2.3 SHY99防腐涂料的施工要求
进件验收及预处理;管束应已打压试漏，无可见漏焊等;管束应无可见磨伤、硌伤、列管弯曲、挤靠等机械损伤，发现上述情况及时通知设备制造商进行处理;管束应无影响正常施工的结构问题、材质问题。
2.3.1 表面化学清洗
(1)碱洗除油：将碱液通过循环泵泵入需清洗除油的设备后进行清洗，清洗完毕后中和并水洗，然后进行检验;设备工作表面应水膜完整并达到浸润状态。
(2)酸洗除锈：将碱液通过循环泵泵入需清洗除绣的设备后进行化学处理，处理完露出金属本色，除锈酸洗应达到JB/T6978中附录B“钢铁件酸洗后的表面状态”的要求。
(3)钝化：将设备吊入钝化液槽中进行钝化处理，时间为30 min。
(4)干燥：进加热炉进行烘干处理，一般干燥后24 h内涂刷第一道底漆。
2.3.2 管束涂装施工
(1)调漆：按施工技术要求将分装的SHY-99防腐涂料和专用稀释剂按比例混合搅匀，施工时采用40～100目筛网渐次过滤。(2)将调好的漆通过循环泵泵入设备内，保证设备灌满停留5 min放出涂料并控干。(3)涂装表面必须干燥。每道漆涂敷后应在空气中表干，判断漆膜实干的方法为以手指用力按压漆膜不出现指纹为准。(4)漆膜表干后，方可送入固化炉中按照步骤8的规定进行高温固化。固化合格后进行下一道漆的涂装。(5)升温速度控制在每小时小于30℃，第一层到此外层渐次升温，最后一道漆200±5℃恒温2 h。(6)涂第二遍漆：重复骤1和步骤2。(7)SHY-99涂料共涂装4遍，干膜总厚度不小于120 ?m。(8)质量检测：涂层均匀，总厚度不小于120 um;外观光洁平整，颜色正常，表面无油、无锈，不露金属本色。无流挂、滴坠。
3、煤直接液化蒸发器空冷管束使用现状
2012年将新购置的两台蒸发器空冷管束管内壁及上、下管板做了SHY-99涂料，安装后在使用过程中未发现冷却效果与其它空冷管束有明显差别，使用效果良好。在2013年装置大检修中对蒸发器空冷管束进行专项检查，发现做过SHY-99涂料的空冷管束换热管内表面及管板上防腐层完好未发现明显腐蚀，但未做过防腐层的空冷管束换热管内表面及管板均有不同程度的腐蚀。
4、结语
煤直接液化催化剂废水蒸发器空冷管束腐蚀经过多年的研究探索，根据蒸发器空冷管束做完防腐使用2～3年的试验效果，且SHY-99涂料在该工况下使用未发生鼓包、起皱、脱落等现象分析，SHY-99涂料在煤直接液化催化剂废水蒸发器空冷的工况下可以继续使用数年，要想使蒸发器空冷管束较长周期稳定运行还需要在蒸发器工艺操作的优化，SHY-99涂料的调制、施工工艺等方面进行进一步探索研究。
参考文献：
[1] 工业生产装置的防腐蚀工程设计[M].
[2] 防腐蚀涂料技术及设备应用手册[M].
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