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板式换热器在常压精馏系统中的应用点击：1970 日期：[ 2014-04-26 21:58:11 ] |
| 板式换热器在常压精馏系统中的应用 李世成 侯建军 李建强 鲍建芝 （石药集团河北中润制药集团有限公司，河北 石家庄 050041） [摘要]通过对常用精馏系统的管壳换热器或螺旋板换热器进行分析，并将其改造为板式换热器进行试验验证，验证结果表明采用板式换热器可以取得较好的节能效果。 [关键词]板式换热器；节能 [中图分类号] TQ 051.5 [ 文献标识码] B [ 文章编号] 1003-5095(2008）04-0047-02 [ 作者简介]李世成(1973-)，男，工程师，从事建筑、医药工程管理工作。 一般说来，在水－水换热中，板式换热器换热效率比螺旋板换热器可以高 1 倍，而板式换热器的换热系数一般比管壳式换热器约高 2～4 倍[1]，可以看出，板式换热器效率比上述两种换热器都要高。在精馏系统的气－水换热中经过选型后的计算和数据分析，结果表明可以选用适当形式的板式换热器，其换热系数比上述两种换热器大，其阻力也不影响塔的精馏，满足工艺需要。这样不仅可以充分利用进塔前料液冷量、最大限度地冷凝精馏气体，同时可以尽量控制加大循环水和冷却水进出口温差，减少循环水和冷却水的用量，达到节能效果；而且，对于既可以用循环水也可以用冷却水的尾冷换热器来说，全年中使用循环水天数增加、使用冷却水天数减少，因冷却水价格远高于循环水价格而起到了节能的作用。在以下两个应用事例中采用了板式换热器，均取得了较好的节能效果。 图 1 是常用的溶媒精馏系统，其中塔顶有3台气液换热器，塔顶精馏出的气体依次经过一冷换热器、二冷换热器和尾冷换热器进行冷凝。这3台换热器的冷介质分别是进塔前的液体料液、循环水和循环水 /冷却水，尾冷换热器的气相出口应无溶媒气体排出。在这 3 次换热过程中要求最大限度地利用进塔前液体料液的冷量，以减少循环水和冷却水的用量。为保证精馏塔精馏出来的气体能够正常流动并冷凝下来，流程设计时必须充分考虑换热器的换热效率，同时注意气相阻力，如果阻力过大则会造成精馏塔憋压、工作不稳、精馏效率低、产品质量隐患。这 3 台换热器是影响精馏装置的稳态和工作效率的一项主要因素[2]，通常选用管壳换热器或螺旋板换热器。这两种换热器适用性较广、气相阻力小，可以满足工艺需要。 1 设备节能改造 改造前系统的 3 台换热器均为气液换热型螺旋板换热器，改造后取消二冷换热器并将一冷换热器和尾冷换热器更换为板式换热器。将改造前后的换热器部分参数进行对比，数据见表1。 在基本相同的工艺参数下，即进塔前料液流量、压力、溶媒含量保持不变的情况下，通过将循环水、冷却水和相关工艺参数进行调节，从改造后的各换热设备的运行参数、塔的运行参数和运行状况看，系统运行正常。即使在当时最热的季节，换热器在不使用循环水的情况下使用冷却水，冷却水用量仍减少 50%。使用板式换热器后，14 个月就全部收回投资，年节能19 万元。 2 新上项目 此项目与事例 1 相比，由于塔的精馏量增大很多，因此配套的设备规格也相应增大。在该项目中，根据客观条件及节约费用的原则，一冷换热器仍使用旧换热器，而将二冷换热器和尾冷换热器进行设备形式的选择，因此对不同的设计方案进行了分析对比，对比数据见表 2。 通过对以上数据的分析，该项目选择了板式换热器。自设备安装后整个系统一直运行正常，且用能指标控制在设计范围内。经过运行记录和核算，在不同季节情况下，循环水和冷却水用量均有不同程度的下降，年实际节能 29 万元。 可以看出，与螺旋板换热器相比，板式换热器节能优势明显、设备投资减少 5%。由于在运行重量、占地面积、安装高度上存在优势，板式换热器还不需要保温，土建、安装等投资费用减少 15%，并节约了有限的空间。如果选用管壳换热器，因所需换热面积将比螺旋板换热器增大 1 倍左右，因此设备体积、重量会更大，相应的投资和占地面积也会加大。 3 注意事项 3. 1 选型方面 需要考虑的因素很多，主要是流体的性质；压力、温度及允许的压降范围；对清洗维修的要求；材料价格；使用寿命[3]。根据精馏塔气相允许的阻力，选用适当系列型号的板式换热器，避免因换热器流道窄造成阻力大；要根据精馏液体和气体的性质选用板式换热器密封条的材质，以保证相应的耐温、耐腐蚀性能。 3. 2 安装方面 适当留有拆卸板片的空间；液体侧进出口最好配置单独的清洗接口，以便于外循环清洗；一般进气口在上、出液（ 气）口在下，出气管路上需要配置集液装置，而且集液装置及其之前的管路不得高于换热器出液（ 气）口；板式换热器的安装位置不要安装在太阳直射的情况下；板式换热器的液相进口通常加装过滤器，防止固体颗粒物堵塞换热器。 3. 3 操作方面 根据循环水和冷却水的允许运行工况，最大限度地控制换热器的进出口温差，并尽量延长循环水使用时间，以取得最大的节能效果；在系统开停的过程中，要保证通气过程迟于通水过程，以防止温度过高影响密封条使用寿命甚至造成板片变形；液体侧的压力不宜过高，要根据所选换热器的性能操作使用，以防止造成板片变形。 [参考文献] [1]秦叔经，叶文邦．换热器[M]．北京：化学工业出版社，2003，224；262. [2]贾绍义，柴诚敬．化工传质与分离过程(第二版)[M]．北京：化学 [3]郑津洋，董其伍，桑芝富.过程设备设计(第二版)[M]．北京：化学工业出版社，2005，254． |
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