浓硝酸蒸发冷却器泄漏原因分析

高 路 刘明玉

（吉林化工学院，吉林市 132022；中石油吉林化学工业股份有限公司化肥厂，吉林市 132020）

蒸发冷却器广泛应用于石油化工等行业的强化换热和提高冷却系统性能，它具有结构紧凑、节水节能等优点。蒸发式冷却器主要由换热管、水循环系统和鼓风机三部分组成，管内走工艺流体，管外由喷淋水蒸发带走管内流体热量，并通过强排风方式带走蒸发潜热。某厂浓硝酸装置中的蒸发冷却器是用来冷却漂白塔成品酸的关键设备，在设备运行过程中蒸发冷却器入口分布器经常泄漏，使漂白塔及蒸发式冷却器频繁倒换，给安全稳定生产带来危害。

一、原因分析

在生产过程中，蒸发冷却器入口分布器经常泄漏，由于泄漏部位在蒸发冷壳体内部，给消除泄漏和更换冷却管造成很大的困难，增加了检修施工难度，检修时需对漂白塔气体出口管线和冷、热酸管线加盲板，频繁抽加盲板给安全生产带来危险。

图1 蒸发冷却器结构图

浓硝酸装置采用直硝法生产浓硝酸，该方法产品消耗高，设备耐腐蚀性差，设备运行周期短，检修频繁。蒸发冷却器是该装置的一台关键设备，在2009年改造前，该设备采用直排水冷却，消耗水量大，冷却管采用直径φ90高纯铝管，每一台漂白塔对应一台换热器。装置改造后，改直排水冷却为自身循环水冷却，同时增加了每台换热器的换热面积，每台换热器由6根直径为φ60mm换热管、分布器及冷却风机组成。蒸发冷却器内部共有9台换热器，如图1所示，主要作用将漂白塔出口80℃的浓硝酸降到40℃以下，以满足装置的工艺需要。

蒸发式冷却器出口浓硝酸直接进入成品酸储槽，成品酸中NO2含量很难控制。酸中NO2含量控制偏低，使漂白塔塔头温度在48-50℃，造成气体出口温度升高、压力增加，则漂白塔塔头瓷环易破碎，破碎瓷环渣进入成品酸泵、重氧化塔，造成过滤器堵塞、机械密封及其它泵件损坏。另外，气体出口温度高，使初步冷却器入口温度高，初步冷却器腐蚀加剧，产生泄漏，需要经常检修，影响装置的正常生产。

蒸发式冷却器壳体由不锈钢板组成，风机主体直接坐在壳体上，壳体钢梁小，排风机安装在上面的支撑架强度和刚度不够，所以风机在运行时振动大，同时排风机叶片、转子、紧固钢丝绳的调节锁扣等受氧化氮腐蚀比较严重，部分已断裂，冷却器内换热管由于振动造成管道经常泄漏。

二、解决方法

1、改进分布器，解决分布器泄漏问题

根据蒸发冷却器分布器安装情况，决定把各塔入蒸发冷却器入口的分布器，从蒸发冷却器壳体内移到壳体外，如图2所示，并且把分布器管径由Φ90加粗到Φ350，Φ350的分布器用铝板材制作。将铝板先制成圆筒，将Φ90的铝管和6根Φ60的铝管分别焊在Φ350的分布器上，每根铝管分别采用双面焊接，保证焊接强度和焊接质量，减少泄漏，提高分布器的使用寿命，如图3所示。改进后的分布器，降低了检修频次，保证了装置生产的长周期稳定运行。

图2 分布器现场图

2、加装视镜，调控蒸气量，降低塔头气体温度

通过调节漂白塔换热蒸气量，降低漂白塔出口气体温度，在蒸发式冷却器出口安装视镜，根据浓硝酸颜色的变化，对漂白塔出口气体温度进行调控，严格控制蒸发式冷却器出口酸的温度，酸中NO2含量由原来的0.06%提高到0.2%，塔头温度降低到40℃左右，气体压力也随之降低，降低了设备检修频次，延长了初步冷却器的使用寿命，漂白塔操作运行趋于稳定，寿命提高50%，并节约大量的低压蒸气。

3、冷却风机移位改造

在换热器四周制成钢结构框架，将冷却风机独立安装在框架上，降低冷却风机运行中产生的振动。在蒸发冷却器四周重新埋预埋件，加固冷却风机基础，把冷却风机支撑起来把钢丝绳锁扣等易腐蚀件材质改成不锈钢材质，减小腐蚀，改造后冷却风机运行时振动减小，降低了风机的检修频次，使生产更加平稳。

图3 分布器工程图

三、改造后的效果

通过改进，减少了设备检修和维修次数，提高了生产运行稳定性，降低了漂白塔塔头温度及压力，降低了物料消耗及能源消耗，减少了对设备的损坏，同时减少了设备检修、材料、备件费用的投入，为浓硝生产的稳定运行提供有力保证。

通过更换分布器，减少了漂白塔的开停次数，稳定了浓硝酸装置的生产。每年可减少开停漂白塔30余次。

减少六台排风机转子、叶片更换次数，每年可节省6套。

通过改造，漂白塔气体出口温度降低10℃，初步冷却器延长使用寿命至少一年。

四、结论

通过改造，延长了蒸发式冷却器和漂白塔使用寿命，节约大量的低压蒸汽，消除了设备存在的隐患，保证了生产装置安全稳定运行，取得了良好的经济效益，在同类生产厂家同类设备中具有一定的借鉴和推广价值。

[1]朱冬生,沈家龙.蒸发式凝器性能研究及强化[J].制冷学报.2006,(6)

[2]朱冬生,孙荷静.蒸发式冷凝器的研究现状及其应用[J].流体机械.2008,(10).

[3]史美中,王中铮.热交换器原理与设计(第四版)[M].南京:东南大学了版社,2009.

[4]郑津洋.过程设备设计（第二版）[M].北京:化学工业出版社,2005.