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硝酸尾氣加熱器泄漏原因分析及改進

文檔作者：趙鐸文檔來源：河南神馬尼龍化工有限責任公司		點擊數：	更新時間： 2025年09月29日
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第2期(總第165期)
2013年4月
煤化工
Coal Chemical Indus
No．2(Total No．165)
Apr．2013
硝酸尾氣加熱器泄漏原因分析及改進
趙 鐸
(河南神馬尼龍化工有限責任公司，河南平頂山467013)
摘 要從設備結構、工藝指標控制、列管堵塞、工藝操作等方面，分析了神馬尼龍化工公司硝酸尾氣加熱
器泄漏的原因，并采取了改進措施：進一步完善結構設計、控制進口尾氣溫度、規范鉑過濾器濾芯管理等；改造
措施實施后，延長了硝酸尾氣加熱器的使用周期，保證了裝置的安全穩定運行。
關鍵詞硝酸，尾氣加熱器，泄漏
文章編號：1005—9598(2013)一02—0068—02 中圖分類號：TO1l1．2 文獻標識碼：B
引 言
河南神馬尼龍化工有限責任公司(簡稱神馬尼龍
公司)1 硝酸裝置是國內采用美國Weatherly公司專
利技術的第1套裝置，采用單高壓法硝酸生產工藝，
氧化溫度921℃ ，氧化壓力1．2 MPa(g)。該裝置作為
神馬尼龍公司己二酸裝置的配套裝置，設計年產硝酸
3．3萬t(折100％)，產品稀硝酸質量分數為65％，
同時副產3．5 MPa(g)高壓蒸汽。作為該裝置的重要
設備——硝酸尾氣加熱器，自1998年lO月原始開車
至今，泄漏修復頻次高達30多次，已陸續更換4臺硝
酸尾氣加熱器，其中原進口硝酸尾氣加熱器在使用近
4年后出現泄漏，之后被替換的國產硝酸尾氣加熱器
有的使用不到1年就出現列管泄露，有的甚至使用不
到3個月，就發生下管板泄漏現象。為維持正常生產，
不得不采用幾臺換熱器周期性輪換使用模式，這種運
行模式不僅導致生產難以長周期安全穩定運行，而且
造成檢修費用居高不下。為此，盡快找出尾氣加熱器
泄漏原因并選擇改進措施，成為亟待解決的問題。
HzO、0 )經廢熱鍋爐回收熱量后，進入尾氣加熱器，與
尾氣加熱器相連有鉑過濾器，以回收工藝氣體中夾帶
的鉑粒子，工藝氣體出鉑過濾器之后，進入空氣加熱
器等設備降溫，最后進入吸收塔進行吸收(圖1中省
略)，生成硝酸。從吸收塔頂部出來的尾氣(含有NO、
N0 、H20、0。)先經尾氣預熱器，利用低壓蒸汽加熱到一
定溫度，之后進尾氣加熱器，再進一步用工藝氣體將
其加熱，最后進尾氣透平做功，以回收熱量。
圖1 尾氣加熱器周圍部分工藝流程示意圖
1 尾氣加熱器周圍部分工藝管道情況 2 尾氣加熱器泄漏原因
尾氣加熱器周圍部分工藝流程示意圖見圖1，氨
／空氣混合氣進入氧化爐，在鉑網表面進行氨的催化
氧化反應，反應后產生的高溫工藝氣體(含有N0、N0 、
通過對幾臺泄漏加熱器的多次拆檢發現，這些加
熱器的腐蝕部位基本相同，腐蝕情況也大體近似，結
合尾氣加熱器周圍部分工藝管道情況和生產實際運
收稿日期：2013—02—06
作者簡介：趙鐸(1972一)，男，河南南陽，高級工程師，學士，1995年畢業于大連理工大學化工工藝專業，主要從事新產
品研發和項目建設管理工作，E-mai 1：nlzhaoduo@163．com。
2013年4月 趙鐸：硝酸尾氣加熱器泄漏原因分析及改進 一69一
行狀況進行綜合分析后，最終認為造成尾氣加熱器泄
漏的主要原因是，在使用過程中，泄漏部位產生了冷
凝硝酸，而且發生了氣液相變，造成了嚴重的硝酸腐
蝕。產生冷凝硝酸的主要原因有以下幾個方面。
2．1 尾氣加熱器結構設計不合理，造成冷介質氣體
分布不均
對尾氣加熱器拆檢后，發現加熱器冷介質進口部
位列管泄漏最為頻繁，且越靠近進口的列管腐蝕程度
越嚴重。經過分析，認為這主要因為冷介質尾氣在進
入加熱器時，氣體流動太集中，氣體分布不均，使得進
口部位列管內壁溫度降到了該區域工藝氣體組分中
水蒸氣的飽和溫度117℃以下，造成了工藝氣體組分
中的水蒸氣迅速冷凝成水，水與工藝氣體中的NO 反
應生成了硝酸，最終必然導致氣液相變腐蝕。
2．2 工藝指標控制不嚴，造成進口尾氣溫度低于設計值
原設計進口尾氣溫度為93℃ ，但由于神馬尼龍
公司前幾年低壓蒸汽的供應經常不達標，甚至中斷，
使得尾氣預熱不充分；同時操作人員對該溫度指標重
要性認識不夠，造成尾氣預熱溫度時常低于設計值，
這樣過低溫度的尾氣與列管中的高溫工藝氣體換熱
后，同樣會造成進口部分列管內壁溫度降低到該壓力
下的水蒸氣飽和溫度以下，最終必然會生成冷凝硝
酸，造成氣液相變腐蝕。
2．3 換熱器部分列管堵塞，造成死角部分產生冷凝酸
對尾氣加熱器拆檢后，發現在腐蝕的列管中，堵
塞的列管腐蝕現象較多，而且腐蝕情況也較嚴重，經
過分析，認為這是由于尾氣加熱器上部是鉑過濾器，
過濾器濾芯材質為玻璃絲棉，有時質量較差或者濾芯
使用周期過長，出現老化現象，造成了濾材及其黏著
物自上而下脫落，進而堵塞了加熱器列管，形成死角；
在開停車期間，殘存的工藝氣體由于溫度降低，生成
了冷凝酸，其殘存于列管死角處無法排凈，在生產過
程中，由于溫度較高，殘存的冷凝酸發生了氣液相變，
加劇了對堵塞列管的腐蝕。
2．4 開停車期間，極易在管程和殼程產生冷凝酸
因裝置系統較小，沒有緩沖余量，受外界公用工
程的影響較大，再加上員工操作水平不高等因素，造
成裝置開停車頻繁。據統計，自原始開車以來，每年開
停車次數都在幾十次以上。由于在開停車期間，系統
溫度往往低于該壓力下水蒸氣飽和溫度，極易使尾氣
加熱器管程工藝氣體組分中的水蒸氣冷凝；另外，系
統吸收壓力相對較低，吸收效果較差，從吸收塔頂出
來的尾氣中NO (N0、N0。)濃度較高，且尾氣中有水蒸
氣的存在，這樣不僅在管程，而且在殼程，都必然會有
冷凝酸生成。這也正是有時尾氣加熱器列管沒有腐蝕
泄漏，而其管板腐蝕泄漏的主要原因。
3 改進措施
3．1 完善設備結構設計，確保冷介質氣體分布均勻
2007年9月份，神馬尼龍公司與蘭州化學工業公
司機械廠合作，設計了新型尾氣加熱器。進一步考慮
到冷介質氣體進入加熱器時，要達到均勻分布，保證
換熱均勻，避免或減少由于換熱不均造成的冷凝酸生
成；同時根據進口和國產設備的耐腐蝕情況，進行對
比分析，嚴把管材質量關。
3．2 嚴格控制尾氣加熱器進口尾氣溫度
在日常工藝操作和管理方面，嚴格控制進口尾氣
溫度在要求指標內運行，不能低于原設計溫度(93
℃)，并且把該指標作為重點監控指標，納入工藝考
核，避免由于該溫度過低導致冷凝酸生成。
3．3 規范鉑過濾器濾芯管理，減少或避免尾氣加熱
器列管堵塞
規范鉑過濾器濾芯的管理，在購置鉑過濾器濾芯
時，要求質檢部門嚴把濾材質量關；在生產使用過程
中，定期更換濾芯，防止使用時間過長，造成濾材老
化。通過此，減少或避免因過濾器材質質量差和濾材老
化等原因造成的濾材及黏著物脫落，堵塞加熱器列管。
3．4 加強生產管理，減少或杜絕非計劃停車
針對硝酸介質腐蝕強的特點，進一步加大現場隱
患排查力度，避免小隱患引發大事故，造成停車現象；
同時針對裝置穩定運行受外界公用工程影響較大的
情況，要求崗位操作人員隨時掌握外界公用工程和原
料供應參數的穩定情況，及時做出工藝應對調整，避
免意外停車；另外注重培訓，進一步提高操作人員和
檢修人員的技術水平，確保操作到位和檢修質量，避
免因誤操作和檢修質量缺陷造成的停車。
4 改造效果
改型硝酸尾氣加熱器于2008年7月15日正式
在神馬尼龍公司1 硝酸裝置上使用，加上改進措施
的全面實施，經實踐驗證，效果明顯，該設備運行周期
優于國外進口設備。截止目前，還未發現硝酸尾氣加
熱器出現腐蝕泄漏現象，保證了裝置的長周期安全穩
定運行，同時年度檢修費用由94．56萬元降為40．70萬
元，達到了投產以來的最好水平，有效地降低了裝置
的生產成本，提高了市場競爭力。 (下轉第11頁)

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