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全寿命周期在换热器防腐蚀技术中研究与应用

完成单位:七台河鑫科纳米新材料科技发展有限公司、山东惟德再制造科技有限公司

登记编号:ZSXC-2023-SH-1-010      登记年份:2023      登记日期:2023-06-29

项目概况
1、成果简介 ⑴背景:石油炼制、化工、化肥等每年因腐蚀结垢报废的换热器多达上万台,仅石化行业就在2000台以上。 到目前为止, 石油化工等企业的碳钢换热管束的腐蚀与结垢还没有很好的解决。每年因腐蚀提前报废很多。 ⑵目前状况:一是碳钢管束不防腐蚀,按相关行业的技术规定,如中石化的《静设备通用技术规定》碳钢管束使用寿命不少于3年且不低于一个操作周期。实际换热器的腐蚀特别是管束腐蚀有的平均使用寿命1年左右。二是根据现有SH/T3540-2018《钢制冷换设备管束防腐涂层及涂装技术规范》中4.11中规定管束涂层使用寿命不少于4年。实际使用证明现有涂层使用寿命在4年左右。做不到长寿命使用。 所以说,目前换热器的管束使用寿命远远达不到生产的要求。 ⑶全寿命周期应用效果 试验研究:采用全寿命周期的方法,对目前换热器管束防腐蚀涂层使用、换热器管束腐蚀涂层失效原因、换热器管束防腐蚀材料筛选、管束涂装技术、 使用效果进行了评价。通过评价分析后筛选出了钛纳米聚合物涂层。 先后在常减压、重油催化等装置的塔顶油汽冷却器上进行了使用,成功解决了石油化工换热器的腐蚀问题。 扩大应用效果:到目前为止采用全寿命周期管理共防腐492台,约172843m2。按每年单位面积可以获经济效益465.7元/ m2· y计。可以获得经济效益8000万元/年。 推广远景效果:按我国石油化工有2000台,按700000m2计,预计每年可以获得3亿元以上经济效益。 ⑷社会评价 2008年12月,由中国工业防腐蚀技术协会主持,“节能防腐蚀钛纳米涂层管换热管束的研制项目鉴定会”。结论:节能防腐蚀钛纳米涂层管换热管束防腐蚀技术具有抗腐蚀能力强、阻垢性好、导热性高、耐磨性强、施工简单等显著优点,具备了国内领先水平。 2、主要创新点 采用全寿命周期的方法,筛选的钛纳米聚合物涂层。 先后在常减压、重油催化等装置的塔顶油汽冷却器上进行了使用,成功解决了石油化工换热器的腐蚀问题,特别是冷换设备管束的油气侧腐蚀问题。 主要创新点为: ⑴钛纳米管束防腐抗垢性好。管内外表面光洁度高,相对提高了近管壁流层速度,从而减少了管内外垢层的沉积,抗锈垢性能好。水冷器管束内外壁防腐使用了8多年仍可继续使用。 ⑵节能性好。它具有吸热和导热双重功能,其导热系数位于金属范围。从传热系数对比和节能计算看出,钛纳米管束比不防腐的管束、环氧氨基涂层管束传热效果好,热效率高,是一种节能的换热管束。 ⑶钛纳米管束检修方便节约费用。可以经过3个周期检修时,不用抽管束,做到免维护。 ⑷降低施工费用。钛纳米涂料换热器防腐蚀体系属于常温固化,解决了管束防腐涂层需高温固化的施工工艺,降低了施工成本。特别是解决了大型冷换设备涂装的难点,属于国内首创。 ⑸ 综合性能好。钛纳米管束体现了涂料的防腐性能、传热性能和可施工性三者之间的最佳平衡点。 ⑹使用寿命长:比《钢制冷换设备管束防腐涂层及涂装技术规范》SH/T3540-2018中推荐的任何一种换热器管束用涂料使用寿命长1倍以上。 ⑺特大型冷换设备防腐技术首选:该技术体系涂料属于常温固化,对于特大型(超100吨)冷却器管束防腐施工唯一首选的材料,属于管内领先。 ⑻管束施工实现机械化施工:针对特大型冷却器管束施工特点,发明了机械化施工,保证了产品质量。 综上所述,钛纳米聚合物管束涂层技术解决了石油化工的水冷器管束腐蚀,延长了设备的使用寿命,同时又是一种节能的换热设备。