??? 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(guān)鍵設(shè)備。磷酸在這里經(jīng)低壓蒸汽加熱后進(jìn)入真空蒸發(fā)室,經(jīng)急速蒸發(fā)水分后達(dá)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(dǎo)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(yōu)點是強(qiáng)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(shù)高,受熱介質(zhì)的進(jìn)出口溫差可以較大;缺點是一旦出現(xiàn)泄漏很難查找出,也不容易修復(fù)。管殼式石墨換熱器的優(yōu)點是出現(xiàn)泄漏容易查找,管子損壞后容易修復(fù);缺點是石墨管的強(qiáng)度相對較低,使用的蒸汽壓力不能超過0.15ＭＰａ;受熱介質(zhì)的流速低,只能控制在2～3ｍ/ｓ;進(jìn)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(chǎn)中,多數(shù)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(nèi)有大連振興石墨防腐設(shè)備廠和沈陽化工機(jī)械廠等。濕法磷酸生產(chǎn)中,一些大中型裝置使用較多的是進(jìn)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(shè)備廠的設(shè)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(guī)格為50ｍｍ×7ｍｍ。經(jīng)過第二次高溫石墨化的石墨碳化管,管材內(nèi)部有許多微小空隙,經(jīng)過真空浸漬處理,空隙被樹脂填滿,抗?jié)B透性能較好,抗拉強(qiáng)度比國內(nèi)的壓型石墨管高。由于石墨化程度高,所以傳熱系數(shù)較高,但抗彎強(qiáng)度(縱向)、抗壓強(qiáng)度比壓型石墨管稍低。

管殼式石墨換熱器的結(jié)構(gòu)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(jìn)酸端管板(滑動管板)上粘貼一層50ｍｍ厚的高強(qiáng)度碳纖維板。

1.2　國產(chǎn)的管殼式石墨換熱器

國產(chǎn)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(jī)中,壓制成型后再經(jīng)300℃的高溫處理而制得。管材的內(nèi)部結(jié)構(gòu)密實,強(qiáng)度較高,但傳熱系數(shù)低,線脹系數(shù)比浸漬石墨管大一倍。

換熱器的結(jié)構(gòu)形式為浮頭式,上下管板用400ｍｍ厚的浸漬石墨塊制作,進(jìn)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(chǎn)生渦流,對下管板產(chǎn)生嚴(yán)重的破壞。后來取消了此板,近一年來,修復(fù)的管板端面未被沖刷。