??? 石墨换热器是湿法磷酸装置中真空浓缩工序间接传热的关键设备。磷酸在这里经低压蒸汽加热后进入真空蒸发室,经急速蒸发水分后达到浓缩的目的。由于湿法磷酸是一种混酸,在确定换热器材料时,没有很多选择的余地。最常用的材料就是石墨,因为它可以满足导热性好又耐腐蚀的基本要求。常用的耐酸不锈钢在湿法磷酸浓缩工序中的耐腐蚀性能欠佳,只有高铬高镍不锈钢如Ｓａｎｉｃｒｏ28制作的换热器,在国外磷酸浓缩装置中有使用的报道。
??? 石墨换热器分为块孔式和管壳式两种。块孔式石墨换热器的主要优点是强度高,体积小,不易破裂,可以使用压力较高的蒸汽,磷酸的流速高,传热系数高,受热介质的进出口温差可以较大;缺点是一旦出现泄漏很难查找出,也不容易修复。管壳式石墨换热器的优点是出现泄漏容易查找,管子损坏后容易修复;缺点是石墨管的强度相对较低,使用的蒸汽压力不能超过0.15ＭＰａ;受热介质的流速低,只能控制在2～3ｍ/ｓ;进出口温差只能控制在2～4℃,换热器的体积大。在湿法磷酸生产中,多数厂家都使用管壳式石墨换热器。
1 管壳式石墨换热器简介
制造管壳式石墨换热器的厂家不多,国外比较有影响的公司是德国的西格里公司和法国的卡朋罗兰公司;国内有大连振兴石墨防腐设备厂和沈阳化工机械厂等。湿法磷酸生产中,一些大中型装置使用较多的是进口的管壳式石墨换热器。我公司分别使用卡朋罗兰公司和大连振兴石墨防腐设备厂的设备。
1.1 卡朋罗兰公司的管壳式石墨换热器
国外公司都采用浸渍石墨化管,管子的规格为50ｍｍ×7ｍｍ。经过第二次高温石墨化的石墨碳化管,管材内部有许多微小空隙,经过真空浸渍处理,空隙被树脂填满,抗渗透性能较好,抗拉强度比国内的压型石墨管高。由于石墨化程度高,所以传热系数较高,但抗弯强度(纵向)、抗压强度比压型石墨管稍低。
管壳式石墨换热器的结构形式为浮头式,上管板(固定管板)和下管板(滑动管板)都用400ｍｍ厚的浸渍石墨块制作。为了防止磷酸对管板的冲刷,在进酸端管板(滑动管板)上粘贴一层50ｍｍ厚的高强度碳纤维板。
1.2 国产的管壳式石墨换热器
国产的管壳式石墨换热器大多采用压型石墨管。以热固性树脂(如酚醛树脂,呋喃树脂)和人造石墨粉为原料,按一定的比例混合后投入挤压机中,压制成型后再经300℃的高温处理而制得。管材的内部结构密实,强度较高,但传热系数低,线胀系数比浸渍石墨管大一倍。
换热器的结构形式为浮头式,上下管板用400ｍｍ厚的浸渍石墨块制作,进酸端(滑动管板)的防冲刷层采用厚6ｍｍ的316Ｌ不锈钢板制作。但因316Ｌ板与石墨板的粘贴不紧,存在缝隙,在此处产生涡流,对下管板产生严重的破坏。后来取消了此板,近一年来,修复的管板端面未被冲刷。
