??? 石墨換熱器是濕法磷酸裝置中真空濃縮工序間接傳熱的關鍵設備。磷酸在這里經低壓蒸汽加熱后進入真空蒸發室,經急速蒸發水分后達到濃縮的目的。由于濕法磷酸是一種混酸,在確定換熱器材料時,沒有很多選擇的余地。最常用的材料就是石墨,因為它可以滿足導熱性好又耐腐蝕的基本要求。常用的耐酸不銹鋼在濕法磷酸濃縮工序中的耐腐蝕性能欠佳,只有高鉻高鎳不銹鋼如Ｓａｎｉｃｒｏ28制作的換熱器,在國外磷酸濃縮裝置中有使用的報道。
??? 石墨換熱器分為塊孔式和管殼式兩種。塊孔式石墨換熱器的主要優點是強度高,體積小,不易破裂,可以使用壓力較高的蒸汽,磷酸的流速高,傳熱系數高,受熱介質的進出口溫差可以較大;缺點是一旦出現泄漏很難查找出,也不容易修復。管殼式石墨換熱器的優點是出現泄漏容易查找,管子損壞后容易修復;缺點是石墨管的強度相對較低,使用的蒸汽壓力不能超過0.15ＭＰａ;受熱介質的流速低,只能控制在2～3ｍ/ｓ;進出口溫差只能控制在2～4℃,換熱器的體積大。在濕法磷酸生產中,多數廠家都使用管殼式石墨換熱器。
1 管殼式石墨換熱器簡介
制造管殼式石墨換熱器的廠家不多,國外比較有影響的公司是德國的西格里公司和法國的卡朋羅蘭公司;國內有大連振興石墨防腐設備廠和沈陽化工機械廠等。濕法磷酸生產中,一些大中型裝置使用較多的是進口的管殼式石墨換熱器。我公司分別使用卡朋羅蘭公司和大連振興石墨防腐設備廠的設備。
1.1 卡朋羅蘭公司的管殼式石墨換熱器
國外公司都采用浸漬石墨化管,管子的規格為50ｍｍ×7ｍｍ。經過第二次高溫石墨化的石墨碳化管,管材內部有許多微小空隙,經過真空浸漬處理,空隙被樹脂填滿,抗滲透性能較好,抗拉強度比國內的壓型石墨管高。由于石墨化程度高,所以傳熱系數較高,但抗彎強度(縱向)、抗壓強度比壓型石墨管稍低。
管殼式石墨換熱器的結構形式為浮頭式,上管板(固定管板)和下管板(滑動管板)都用400ｍｍ厚的浸漬石墨塊制作。為了防止磷酸對管板的沖刷,在進酸端管板(滑動管板)上粘貼一層50ｍｍ厚的高強度碳纖維板。
1.2 國產的管殼式石墨換熱器
國產的管殼式石墨換熱器大多采用壓型石墨管。以熱固性樹脂(如酚醛樹脂,呋喃樹脂)和人造石墨粉為原料,按一定的比例混合后投入擠壓機中,壓制成型后再經300℃的高溫處理而制得。管材的內部結構密實,強度較高,但傳熱系數低,線脹系數比浸漬石墨管大一倍。
換熱器的結構形式為浮頭式,上下管板用400ｍｍ厚的浸漬石墨塊制作,進酸端(滑動管板)的防沖刷層采用厚6ｍｍ的316Ｌ不銹鋼板制作。但因316Ｌ板與石墨板的粘貼不緊,存在縫隙,在此處產生渦流,對下管板產生嚴重的破壞。后來取消了此板,近一年來,修復的管板端面未被沖刷。
