鈦換熱器是一種由優(yōu)質(zhì)鈦管制成的將熱流體的部分熱量傳遞給冷流體的換熱設(shè)備。鈦換熱器憑借工業(yè)純鈦的眾多優(yōu)點,是化工、石油、動力、食品及其它許多工業(yè)部門的通用設(shè)備,在生產(chǎn)中占有重要地位。鈦中的含鐵量對某些介質(zhì)中的耐侵蝕機能有影響,鐵增多的緣故原由除原質(zhì)料的緣故原由外,經(jīng)常是焊接時沾污的鐵滲透焊道,使焊道中局部含鐵量增高,這時侵蝕具有不平均的性質(zhì)。操縱鐵件支撐鈦設(shè)置裝備擺設(shè)時,鐵鈦干戈面上的鐵沾污幾乎是不成禁止的在鐵沾污區(qū)侵蝕加速,額外是在有氫存在的情形下。當(dāng)沾污概況的鈦氧化膜產(chǎn)斗氣盼愿器破損時,氫就滲透金屬,根據(jù)溫度、壓力等前提,氫發(fā)生響應(yīng)的擴散,這使鈦發(fā)生分歧水平的氫脆。是以鈦在中等溫度和中等壓力和含氫系統(tǒng)中操縱要禁止概況鐵污染。
從七十年代初,云南冶煉廠、上海冶煉廠、葫蘆島鋅廠等有色冶金行業(yè)率先在電解銅、電解鎳及鉛鋅冶煉中使用鈦材,解決了嚴(yán)重困擾企業(yè)生產(chǎn)及發(fā)展的腐蝕問題,鈦及鈦設(shè)備在這些企業(yè)成功的應(yīng)用,也大大地促進了我國鈦工業(yè)民用推廣的使用。下面簡單介紹一下鈦板換熱器在化工工業(yè)中的應(yīng)用:
在化工生產(chǎn)中,用鈦代替不銹鋼、鎳基合金和其它稀有金屬作為耐腐蝕材料,這對增加產(chǎn)量,提高產(chǎn)品質(zhì)量,延長設(shè)備使用壽命、減少消耗、降低能耗、降低成本、防止污染、改善勞動條件和提高生產(chǎn)率等方面都有十分重要的意義。
近年來,我國化工用鈦的范圍不斷擴大,用量逐年增加,鈦已成為化工裝備中主要的防腐蝕材料之一。鈦作為一種優(yōu)良的用于化工裝置中的耐腐蝕結(jié)構(gòu)材料,已經(jīng)確立了它的地位,也愈來愈引起工程技術(shù)人員的重視。
(1)氯堿工業(yè)
氯堿工業(yè)是重要的基本原料工業(yè),其生產(chǎn)和發(fā)展對國民經(jīng)濟影響很大。這是因為鈦對氯離子的耐腐蝕性能優(yōu)于常用的不銹鋼和其它有色金屬。目前氯堿工業(yè)中廣泛采用鈦來制造金屬陽極電解槽、離子膜電解槽、濕氯冷卻器、精制鹽水預(yù)熱器、脫氯塔、氯氣冷卻洗滌塔等。這些設(shè)備的主要零部件過去多采用非金屬材料(如石墨、聚氯乙烯等),由于非金屬材料的力學(xué)性能、熱穩(wěn)定性能和加工工藝性能不夠理想,造成設(shè)備笨重、能耗大、壽命短,并影響產(chǎn)品質(zhì)量和污染環(huán)境。因此,我國自70年代以來,開始陸續(xù)用金屬陽極電槽和離子膜電槽代替石墨電槽,用鈦制濕氯冷卻器代替石墨冷卻器,均取得良好的效果。
例如:鈦制濕氯冷卻器的應(yīng)用。食鹽電解生產(chǎn)燒堿要產(chǎn)生大量的高溫濕氯氣,溫度一般在75~95℃,需要經(jīng)過冷卻和干燥才能使用。我國食鹽電解制取氯氣的生產(chǎn),以前因為冷卻工藝不合理或因冷卻設(shè)備的腐蝕問題影響了氯氣產(chǎn)量和質(zhì)量,而且還嚴(yán)重地污染了環(huán)境。耐高溫濕氯氣腐蝕的鈦制冷卻器投入生產(chǎn),改變了氯堿工業(yè)中制取氯的生產(chǎn)面貌。鈦在高溫濕氯氣的環(huán)境中極耐腐蝕,鈦在常溫時的氯水中,腐蝕速率為0.000565mm/a;在80℃時的氯水中,鈦的腐蝕速率為0.00431mm/a;在含95%濕氯氣中,常溫下鈦的腐蝕速率為0.00096mm/a。許多氯堿廠使用了鈦制濕氯氣冷卻器后,有的使用了將近20年,至今仍然完好無損。
(2)純堿工業(yè)
純堿是最基本的化工原料之一。純堿生產(chǎn)過程中,氣體介質(zhì)多為NH3和CO2, 液體介質(zhì)多為NaCl、NH4Cl、NH4HCO3和Cl- 濃度較高的溶液,使用碳鋼、鑄鐵材質(zhì)進行碳酸化反應(yīng)的碳化塔小管、熱母液冷卻器、冷卻器、結(jié)晶外冷器等主體設(shè)備,均腐蝕泄漏嚴(yán)重,使用壽命不超過三年。1975-1977年,天津堿廠和大連化學(xué)工業(yè)公司建廠進行了鈦應(yīng)用示范工作,碳化塔冷卻管Φ63×2mm、鈦平板換熱器、鈦外冷器、鈦泵、CO2透平壓縮機轉(zhuǎn)子、Ti-6Al-4V合金葉輪等的應(yīng)用效果都很好,這為全行業(yè)進行用鈦技術(shù)改造和新建三個年產(chǎn)60萬噸純堿廠起到了樣板作用。
例如:某純堿廠蒸餾塔頂部氨冷凝器應(yīng)用純鈦管代替鑄鐵管。氨冷凝器是純堿生產(chǎn)過程中,將蒸餾塔蒸出的氨氣進行冷凝的設(shè)備,它由兩個鑄鐵冷卻箱組成,每個箱的直徑2.5m,高1.2m,箱內(nèi)原裝有Φ63×6×2986mm鑄鐵小管214根,兩個箱共428根。管內(nèi)外均用熱固性酚醛清漆防腐,管外介質(zhì)為NH3、CO2、H2O蒸氣,溫度95℃左右。管內(nèi)走NH4Cl母液,與管外介質(zhì)進行換熱,此條件使鑄鐵管腐蝕嚴(yán)重,使用一年即有部分管子腐蝕穿孔,2年已腐蝕損壞嚴(yán)重,停止使用。為解決氨冷凝器內(nèi)鑄鐵管嚴(yán)重腐蝕問題,將鑄鐵管全部替換為TA2鈦管,規(guī)格為Φ60×2×3010mm,鈦管管端與鑄鐵花板間用O型橡膠圈密封。這是我國純堿工業(yè)第一臺蒸餾塔的冷卻小管采用純鈦管。投產(chǎn)使用二年多,曾抽管進行宏觀檢查,未發(fā)現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象,預(yù)計使用壽命可達20年以上,可比鑄鐵管延長10倍。由于鈦管耐腐蝕,傳熱效率保持良好(鑄鐵管在3年一個大修期間,其傳熱效率前期好,中期差,后期就失效),管內(nèi)NH4Cl母液預(yù)熱回收熱量,提高母液進入蒸餾塔的溫度,可節(jié)約大量蒸汽,經(jīng)濟效益明顯。
鈦換熱器憑借工業(yè)純鈦的各種優(yōu)良性質(zhì),廣泛應(yīng)用于各類海鮮養(yǎng)殖,海水換熱,鹽水換熱,化工,食品,醫(yī)藥,冶金,制冷,輕工,電鍍行業(yè)、鋁氧化槽、制鹽、造紙、超聲波、電子通訊、集中供熱等行業(yè)和領(lǐng)域。
