炼油化工设备换热器的密封泄漏问题及其处理措施

2022-09-12

换热器又称之为热交换器, 就是将冷流体和热流体的能量进行相互交换的一种设备。换热器的应用范围非常的广泛, 主要应用于石油化工生产、煤化工生产和热电厂等领域中, 在这些工艺的生产过程中, 由于内部介质复杂多样, 换热器具有高温高压、高流速以及强腐蚀等特征。所以, 经常会出现泄漏情况。

一、化工生产中, 换热器的应用

在化工生产中, 换热器用于对物料的加热以及冷却, 按照换热器的用图可以分为冷凝器、冷却器以及加热器。按照换热面结构可以分为板式换热器和管式换热器。按照换热方式分为混合式换热器、蓄热式换热器以及间壁式换热器。在运行的过程中, 换热器要注意一下几个方面:第一, 在使用换热器之前必须试压;第二, 停工时, 先停热流, 后停冷流, 开工时, 换热器要先通过冷流, 然后通热流;第三, 在启动过程中, 保持排气阀打开, 结束后关闭排气阀;第四, 在使用空冷器时, 要注意各部分流量均匀, 确保冷却效果;第五, 若使用的是碳氢化合物, 则必须用惰性气体将换热器中的空气驱除, 以免发生爆炸;第六, 经常注意查看, 防止发生泄漏, 等等。

二、炼油化工设备换热器的密封泄漏问题

1. 换热管水侧的腐蚀

在换热器中, 水经常被用作换热介质, 水也是具有腐蚀性质的, 不可以忽视。水的腐蚀包括以下几个方面:p H值的降低、水中溶解氧的存在以及水中阴离子的腐蚀, 例如氯离子、二价硫等。所以, 针对换热管表面的防腐要求是要具有良好的导热性能, 以及较强的耐温性能, 较大的硬度, 要有抗化学腐蚀的能力, 还要有一定的阻垢性。

2. 换热器中沉积物引起的电化学腐蚀

换热器中的沉积物主要是由于在换热器表面介质的流动不均形成的, 沉积物会引起电化学腐蚀, 沉积物是不连续的、不牢固并且不均匀的, 会在某些部位形成间隙以及裂缝。阴阳极会发生氧化还原反应, 由于腐蚀产物的存在, 还会引起更严重的腐蚀。

3. 换热器表面的磨损腐蚀

磨损腐蚀简称为磨损, 指的是介质与表面的相对运动较大, 造成局部表面的严重腐蚀。腐蚀介质可以是空气、液体或者含有气泡或者颗粒的气体。磨损腐蚀是一种综合作用, 是流速对表面的一种冲刷和腐蚀作用。在炼油化工生产中, 生产介质通常具有一定的粘连性, 为防止介质沉淀结垢, 就要对流速进行限定。对于高速流体来说, 尤其是含有固体细粒或者气泡的高速流体, 这类流体在冲刷传热表面时, 在局部表面所引起的压力可以达到数十兆帕, 这样的强压会导致表面的疲劳剥蚀。在设计换热器时, 设计者为了防止流体介质进入到壳体, 避免管子直接受到冲刷, 安装了防冲板, 可是由于长时间的冲刷, 防冲板也难免发生损坏。另一方面由于振动的原因, 经常导致折流板管孔处出现磨损破坏。

4. 密封材料的失效

在管箱的密封部位, 其密封面的是凹凸形式的, 密封垫片类型为金属包石棉垫片。这种垫片的制作标准通常是类似于石棉垫片的制作标准, 宽度不宜过大, 截面形状主要分为两种, 一种是平垫片, 另一种是波形垫片。金属外壳部分一般采用马口铁或者采用合金钢材料构成, 石棉板的强度不是很好, 很容易松散或者折断, 对于垫片来说, 其质量直接影响着使用性能和密封性能, 该种垫片由于需要的预紧力较大所以一般应用于法兰口较大的设备口位置, 在安装的过程中对安装要求较高, 但是, 石棉板压缩弹性以及补偿余地都不是很好, 所以密封性能不好, 在使用的过程中容易发生泄漏, 这种垫片会被其他垫片取代[1]。

三、换热器的密封泄露问题处理措施

1. 换热器防腐涂料作用及其施工方法

换热器防腐涂料的主要作用就是在在金属和环境之间, 能够提供有效的屏障。镀层的施工方法有四种, 包括电镀火焰喷涂;包镀;蒸汽镀以及热浸, 通常情况下, 金属涂层会现出一些可变形性。无机涂层方法有喷涂、渗镀、或化学转化, 无机涂层很脆弱, 喷涂后一般要在高温下进行烘烤。这两种涂层都必须具有完全隔离的作用, 否则加速金属局部腐蚀, 造成更严重的腐蚀。

2. 一些换热器防腐涂料特点

(1) CH-784防腐涂料

在这个涂料系中环氧氨基涂料是最常用的, 这个涂料的特点是:耐温可达200℃, 具有较好的耐腐蚀性能, 可以耐大多数的酸碱, 耐水, 耐溶剂, 导热系数大。CH-784防腐涂料底漆面漆含有金属颜料, 不生锈不结垢, 增加水的流速, 提高换热效果[2]。

(2) 漆膜

漆膜具有良好的物理机械性能, 具有较大的硬度, 其表面很光滑, 并且有很强的的附着力, 具有抗冲击的能力, 比较耐摩擦。所以, 对水中不溶物摩擦力小;不易附着管壁;水垢及杂质被流动的冷却水带走;漆膜有明显防腐阻垢作用[3]。

3. 密封改良方案

在密封改良方案中, 通过改换密封垫片的类型, 对连接密封性能进行改善, 由于设计原选择的密封垫片等级较低, 不能适用高温频变工况, 所以改选金属缠绕垫片代替原使用的铁包石棉垫片[1]。在相同情况下, 金属缠绕垫片的相对刚度值要比铁包石棉垫片的相对刚度小很多, 螺栓和密封垫片的受力变形变化情况, 在改换金属缠绕垫片后有明显改善[4]。

结论

综上所述, 在炼油化工企业中, 换热器在工艺中有着重要的作用, 换热器的密封泄露的问题值得我们注意, 改善泄露问题对企业的效益以及完善工艺都具有重要的意义。

摘要：在炼化企业生产中, 化工工艺流程需要各种各样的换热器, 由于换热过程的不同, 所需的换热器就不一样, 换热器的主要功能就是传递热量, 将热量从高温介质传向低温介质, 从而满足工艺的需要。在生产过程中, 换热器的稳定性相当的重要, 换热器一旦出现泄漏情况, 对整个工艺造成的影响是非常严重的, 甚至会导致危险, 笔者主要针对炼油化工设备换热器的密封泄漏问题, 讨论研究一下对其的处理措施。

关键词：炼油化工,设备换热器,密封泄漏,处理措施