二合一石墨炉系统中石墨管道的长度校核

　　二含一石墨炉系统中石墨管道的长度校核徐秀富（浙江巨化股份有限公司电化厂衢州324004）炉系统生产能力的途径进行讨论。

　　近年来，由于石墨炉具有耐HCl腐蚀、盐酸产品质M高、设备运行稳定、检修周期长的特点，对原料氯气、氢气也无特殊要求，因此二合一、三合一炉的使用越来越广泛。我厂于1999年11月采用二合极（钛材）做得较小，而且距离花板较远，使用一段时间后发现，没有电极的区域花板腐蚀较为严重，经仔细分析，验证后，重新制作电极，让其覆盖整个花板表面，并且尽量贴近，整改后使用至今未发现渗漏。

　　（3）经济效益通过对以上措施的认真实施，收到了显著的经济效果，现将该厂近几年钢制盐水预热器的使用情况列表如下，见表1.表1不同材质、措施的盐水预热器的使用情况序号使用材质保护措施使用寿命备注1钢制外壳，封头紫铜列管排流装置每年更换，维修封头23次排流装置仅5个月包栝泄露后补焊继续使用的时间排流装置，等电位电化学保护使用近-年仍未泄漏由表1看出使用钢制盐水预热器时电化学保护的显著效果。在未加电化学保护前每年设备更新的制作费，安装费为（1. 8万元+0.1万元）x4台=7.6万元，还有设备泄漏后的维修费用，浪费的盐水价值2.5万元，再加上因设备维修，盐水未经加热直接进人电解槽而造成的电耗增加为2万元，总计每年费用为12. 1万元。

　　加上电化学保护后的费用为制作费1. 8万元x2台=3. 6万元，电器设备费1.5万元，再加上安装费、保温费，操作耗电。

　　86万元，总计5.96万元。

　　若盐水预热器使用寿命在两年以上，则使用等电位保护每年可节约费用约6万多元。另外，对稳定生产，促进电槽的运行质量同样起到很好的作用。

　　3结束语通过该厂与协作单位的共同努力，延长了铜制盐水预热器的使用寿命，证明外加等电位电化学保护是行之有效的。然而该设备的使用寿命并非到了极限，仍需要在不断开发新技术的同时，加强对电解槽的管理，*大吖能的消灭杂散电流的存在，防止电化腐蚀，使氯碱行业的这一难题得到彻底解决。

　　FT氯磺酸I聚氯乙冷凝酸一炉生产HC1，经冷却后作为生产PVC、氯磺酸和盐酸的原料，工艺简图见。

　　1-二合一石墨炉；2-石墨冷却器管道；3-HC1冷却器；4-HC〖分配台HC1生产流程示意图该流程中合成炉和冷却器之间，有一段石墨冷却管道，它的作用是冷却炉子出口的HC1，使之以较低的温度进入冷却器中进一步冷却。这段管道对于炉子生产能力的影响甚大，如果设计的长度太短，则进入石墨冷却器的HC1温度较高，极易损坏冷却器，从而限制产量；如果过长，则使管道内积酸过多，增加流动阻力，也增加投资费用。因此选择适当的石墨冷却管道的直径和长度就显得非常重要，国内二合一炉生产厂家在石墨管道的设计上存在着一些缺陷，限制了炉子的生产能力。所以对氯碱厂而言，如何解决石墨管道存在的缺陷是合成炉达标达产的关键。下面对我厂去年投人使用的二合一炉系统的石墨管道有关参数进行计算、校核。

　　1工艺生产条件工作压力：。165MPa（绝）温度：炉子出口温度300T，冷却器进口温度150°C氯化氢气体组成及流量见表1.表1HC1气体组成及流量组分体积分数/%合计2计算2.1石墨管道内HC1气体的对流传热系数定性温度：71，=（300+150）/2=225丈定性压力：/=*165MPa管内体积流量（按理想气体计算）：选取石墨管道的规格为0273x10，则d内= 0.253m，此时管内HC1流速u求。

　　定性温度、压力下各组分的物性数据见表2.表2定性温度、压力下各组分的物性数据组分恒比热导热系数粘度粘度：=乏乃叫导热系数：A=2总传热系数*K（因冷却水流速较小，只石墨管道的传热面积（=6224kW设石墨管道冷却水进口温度为28冷却水先进人HC1冷却器冷却，再冷却石墨管道），出水温3讨论从计算结果看这一长度和我厂实际的石墨管道长度相差较大，因而限制了炉子的产量，现从以下几个方面入手，分析提高炉子生产能力的途径。

　　3.1增加石墨冷却管道的传热面积有两种方法可以增加管道的传热面积，一是延长石墨管道的长度，二是增大管径。在实际生产中前者受到场地的限制，若增设弯头制成盘管则给制作和安装带来困难；第二种方法则受到石墨管道自重的限制，相应地增加冷却水槽的重量，而且管道直径太大也不利于传热。在截面积相同的情况下，也可采用两根并列管道的方法，如采用2根0194x7的管子，则传热面积增加44%. 3.2增加石墨管道的传热系数从尺值的计算过程和计算结果可知，K值和a内较接近，因此提高a的值是提高K值的关键，由于HC1的组成中含有3.12%过量氢，使a的数值有所提高（HC1组成中含有0.7%的过量氢时，值为9. *K）。但是过量氢的含量过篼，影响后序产品氯乙烯的收率，也不利于合成炉的安全运行，并使氢气的消耗增加，因此aA的提高要通过在石墨管道内增设内件来解决：在石墨冷却管道内增设气体静态混合器，通常的方法可以选择耐HC1材质制成的Kenics螺旋气体混合器，当HC1气体经过混合器时，破坏了管壁处的层流，增加湍动，从而提高雷诺数，这样能使a内显著提高2在石墨冷却器管道内填充篼孔隙率的波纹填料（填料的孔隙率在98%以上），这样也能较好地提高aA，但会增加管道阻力，在炉子耐压设计时应考虑这一因素。

　　从a外和a内的值比较来看，两者相差较大，因此可以用冷却水直接喷淋石墨管道，这样对尺值的影响较小，但可大大方便石墨管道的安装及日常维护、检测。

　　3.3减少传热量在一定的产量下，增加炉子的夹套冷却水量能降低炉子出口的HC1温度，但如果夹套冷却水出口温度低于40则在炉子内壁会产生液膜（冷凝酸），虽然能增强传热，但这样会导致炉子底盘上的冷凝酸积聚，若不及时排放，会淹没灯头造成熄火，对炉子的安全运行不利，因此把夹套冷却水出口温度控制在45 ~55t较为理想，这样既不会产生使冷凝酸在炉子内积聚，也不会对炉子产量产生太大影响，安全经济。

　　提高进冷却器的温度这种方法同样能降低传热量，把一部分热负荷转移到冷却器中去，但要求冷却器有足够的传热面积，能够承受增加的热负荷，另外，进人冷却器的HC1温度受到冷却器耐温的限制，如列管式要求低于130T，圆块孔式要求低于170丈，因此在冷却器结构的选取时应选择耐温较高者。

　　从前述的计算分析可知，在炉子系统设计时要充分考虑石墨冷却管道的换热面积；在管道长度一定的情况下，提高传热系系数*有效的办法是增设内件。