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搪玻璃反應釜內盤管泄漏問題的結構改進
來源:junandaily.cn??日期:2016-06-28
搪玻璃反應釜內盤管泄漏問題的結構改進，搪玻璃內盤管設備現(xiàn)在使用的也是比較多的，所以在這上面出現(xiàn)的問題也會不容忽視的，今天我們就看看搪玻璃反應釜內盤管泄漏問題的處理方法。
首先我們對搪玻璃反應釜進行全面的介紹，讓大家更好的了解其特點性能才能更容易的掌握搪玻璃反應釜內盤管泄漏問題的結構改進的內容。
1搪玻璃反應釜的特點
搪玻璃反應釜是將含高二氧化硅的玻璃，襯在鋼制容器的內表面，經高溫灼燒而牢固地密著于金屬表面上成為復合材料制品。因此搪玻璃反應釜具有玻璃的穩(wěn)定性和金屬強度的雙重優(yōu)點，是一種優(yōu)良的耐腐蝕設備。
10立方搪玻璃反應釜的技術規(guī)范如下：
（1)使用壓力：0.2~0.8MPa。
（2)耐酸性：對各種有機酸、無機酸、有機溶劑均有較好的抗蝕性。
（3）耐堿性：搪玻璃對堿性溶液抗蝕性較酸溶液差。但將我廠搪玻璃試樣置于1N氫氧化鈉溶液腐蝕，試驗溫度80℃，時間48h。
（4)操作溫度：搪玻璃設備加熱和冷卻時，應緩慢進行。使用溫度為-20~200℃，耐溫急變性≥200℃。
（5)瓷層厚度：玻璃設備的瓷層厚度0.8~2.3mm，搪玻璃設備附件的瓷層厚度0.6—1.8mm。
（6)耐壓電：搪玻璃具有良好的絕緣性，當搪玻璃在規(guī)定厚度內用20kV高頻電火花檢查瓷層時，高頻電火花不能擊穿瓷層。
（7）耐沖擊性：玻璃層的內應力越小，彈性越好，硬度越大，抗彎抗壓強度越高，則耐沖擊就越好。
主要適用于下列介質或物料：①任何濃度和溫度的氫氟酸及含有氟離子的介質或物料；②濃度大于30%，溫度高于180℃的磷酸介質或物料；③PH值大于12且溫度高于80℃的堿性介質或物料；④酸堿物料交替進行的反應過程。
2存在的問題及原因分析
2.1存在的問題
2012年，該企業(yè)10立方反應釜建立，為搪玻璃設備，初期設備內盤管的接口設計成在釜內法蘭連接，冷凍鹽水的進出管由釜蓋進入釜內，并與內盤管通過法蘭連接。冷凍鹽水的進出口在釜蓋上成對稱分布（如圖1）。這樣的設計分布在間接上也起到固定內盤管的作用。
搪玻璃反應釜的搪瓷用的金屬材料主要有：鑄鐵、鋁材、鋼材、銅材和不銹鋼。搪瓷用鋼材（主要是鋼板）一般是指低碳鋼鋼板，即含碳量較低的鋼板（一般≤0.08%），這也是用于容積式熱水器內膽的主要材料。
在經過1年多時間的使用后，發(fā)現(xiàn)有冷凍液在成品中存在，影響到了成品的質量和品質?，F(xiàn)場排查原因認為初步認定是內盤管破損泄露造成，決定進釜檢查，結果發(fā)現(xiàn)內盤管完好無損。接下來排查盤管的水壓，發(fā)現(xiàn)泄露點位于內盤管與冷凍鹽水管連接的法蘭處（圖1中A、B處）。
2.2原因分析
（1)考慮設備結構本身的緣故。搪玻璃反應釜中的搪瓷材料是化學組成成分，其表面狀況、力學性能及內部微觀組織結構（金相結構）對搪瓷的質量起著重要的作用。
（2)考慮反應工藝過程和參數(shù)控制。氯化反應是一個放熱過程，尤其在較高溫度下進行氯化，反應更為劇烈，速度快，放熱量較大；生成的氯化氫氣體遇水后腐蝕性強；常用的氯化劑氯氣本身為劇毒化學品，氧化性強，儲存壓力較高，這些都對管道造成極大的壓力，尤其隨著時間的推移，管壁腐蝕越來越厲害，壁厚越來越薄，氯氣中的雜質，如水、氫氣、氧氣、三氯化氮等，在使用中易發(fā)生危險，特別是三氯化氮積累后，容易引發(fā)爆炸危險；氯化反應尾氣可能形成爆炸性混合物。
(3)考慮***終的產品。在生產特種工程塑料時，搪玻璃反應釜價格較高，目前常采用的方法為先制備低聚物，用改進技術將低聚物固相增粘，但高溫尼龍和液晶等在將低聚物制成合適尺寸進行固相增粘時會產生大量的小尺寸的粉粒，由于通常轉鼓采用抽真空增粘，因而這些小尺寸的粉粒加入到轉鼓中國相增粘時常常會和生成的低分子一起被高真空抽出，含雜著低聚物的小尺寸的粉粒會沉積在抽真空管的管道中，造成管道阻塞，無法進一步增粘，同時會造成物料顏色變黃。
綜合考慮，認為從設備結構改進***合理?？紤]到內盤管的材質為TA2，質量較輕，強度和剛度不高。在結構設計時，為了增加剛度，建議對兩個進出法蘭接口進行受力分析，克服其不利因素，讓其起到固定作用。在實際生產使用過程中，內盤管內充滿了流動的冷凍液，其自身的重力和流動壓力給整個內盤管產生了一個很大的壓力。這個壓力一部分轉移到了法蘭連接處，形成了一個較大的拉伸應力。法蘭的連接螺栓經過長時間受力，和內部化學反應，尤其氯化反應的高腐蝕性，溫度冷熱交替施壓，導致螺栓與螺母之間有了一定松動。再加上在攪拌裝置工作的過程中，流動的物料也對內盤管產生一定的旋轉力，這個力比較復雜，呈現(xiàn)周期性和交變性，可以分解為沿著法蘭的軸向和切向的分力，這三個力的合成力不斷傳遞到兩個法蘭的結合連接處，使螺栓斷裂，從而連接處出現(xiàn)開裂，導致冷凍液從法蘭連接處泄露出來，進入到產品當中去，污染了產品，從而直接影響***終成品的質量和品質。
3內盤管結構改進措施及工藝控制
在實際的生產中，搪玻璃設備的這種缺陷是難以避免的，在今年的產能擴產時，提出改進措施如下：反應釜采用復合鈦材質，冷凍鹽水的進口可以從反應釜的簡體偏上方進入釜內，法蘭連接處設置在釜體外部，盤管的進口管路與釜壁固定。因為金屬材質可以焊接，所以，在釜內又可做固定裝置。而且，為了防止內盤管產生較大的撓性和塑性變形，由原來的整體結構改為12組等換熱面積的盤管組（如圖2）。改動后，單根盤管的剛性大大增加，在物料運行過程中，不易變形、松動、脫離，克服了原來結構作為一個整體帶來的缺陷。
配合更改后的結構設計，需要從工藝參數(shù)上進行加強和控制，為保證安全生產，響應國家安監(jiān)局的號召，實際生產中要重點監(jiān)控工藝參數(shù)如下：氯化反應釜溫度和壓力；氯化反應釜攪拌速率；反應物料的配比；氯化劑進料流量；冷卻系統(tǒng)中冷卻介質的溫度、壓力、流量等；氯氣雜質含量（水、氫氣、氧氣、三氯化氮等）；氯化反應尾氣組成等。
安全控制的基本要求有：反應釜溫度和壓力的報警和聯(lián)鎖；反應物料的比例控制和聯(lián)鎖；攪拌的穩(wěn)定控制；進料緩沖器；緊急進料切斷系統(tǒng)；緊急冷卻系統(tǒng)；安全泄放系統(tǒng)；事故狀態(tài)下氯氣吸收中和系統(tǒng)；可燃和有毒氣體檢測報警裝置等。
宜采用的控制方式有：將氯化反應釜內溫度、壓力與釜內攪拌、氯化劑流量、氯化反應釜夾套冷卻水進水閥形成聯(lián)鎖關系，設立緊急停車系統(tǒng)。安全設施，包括安全閥、高壓閥、緊急放空閥、液位計、單向閥及緊急切斷裝置等。
4結語
通過這次結構上的改造和加強工藝參數(shù)的控制，徹底解決了冷凍鹽水泄露到成品中的難題，改進結構后實施到現(xiàn)在，10立方反應釜設備運行平穩(wěn)，極大地提高了產品的質量和品質；同時，整體內盤管改成等同換熱面積的內盤管組，成組小盤管的剛性遠大于整體內盤管，該措施大大降低了內盤管法蘭破損的風險，提高了設備的使用壽命。
以上是對搪玻璃反應釜內盤管泄漏問題的結構改進內容的介紹，希望可以幫助到有需要的朋友們，如果大家對這方面的內容還存在質疑的地方，可以聯(lián)系淄博福民化工設備的相關工作人員。
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