换热器的分类
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氟塑料- 石墨板式换热器在稀盐酸回收装置中的工业应用点击：2079 日期：[ 2014-04-26 22:45:03 ] |
| 吴强 ,易戈文,刘浩,刘刚 [关键词] 氟塑料- 石墨;板式换热器;稀盐酸回收;应用 [摘 要] 在宜宾天原集团有限公司新建盐酸工序稀盐酸回收工艺装置中采用了氟塑料- 石墨板式换热器,该换热器具有耐腐蚀性强、占地面积小、密封性能好等特点,在工业生产中起到降低消耗,提高系统生产能力,减少废气、废液排放量的作用。 前言 板式换热器是一种传热效率高、占地面积小、安装使用方便、质量轻、污垢系数低及结构紧凑的换热设备。随着工业化的迅速发展,使用部门对板式换热器的要求也随之提高,尤其是研制一种具有优良的耐腐蚀性能和较高传热效率的换热器已成为迫切需要解决的问题,而由天华化工机械及自动化研究设计院(原化工部化工机械研究院) 研制并生产的氟塑料- 石墨板式换热器,应用在我公司新建的稀盐酸回收装置中,达到了降低消耗,提高系统生产能力,减少废气、废液排放量的目的。 1 稀酸回收工艺 稀盐酸回收是一项集环保、节能降耗、经济性于一体的工程。其工艺简述如下(见图1) :自氢分离器、气液分离器、洗气塔、废气吸收塔出来的稀盐酸,经氟塑料- 石墨板式换热器冷却后,一部分稀盐酸作为吸收液进入填料塔,制成成品酸;另一部分作为喷射泵的动力液体及洗气塔的吸收液,然后再经氢分离器和气液分离器流入稀酸槽,如此往复吸收氯化氢。同时注入工业水对稀酸槽进行补充。为了提高系统的可靠性,对喷射泵、填料吸收塔的进液采用了稀酸与工业水相互切换的方式。 2 氟塑料- 石墨板式换热器 2. 1 该换热器的结构 该板式换热器是将若干“人字”波纹形的传热板片(见图2) 用金属框架固定并由螺栓压紧而成,板片的周边由橡胶垫片密封,采用线形密封结构,密封性能好,用压紧弹簧、活动端板作为调节件(自补偿机构) ,以缓解板片之间因收缩与膨胀引起的应力破坏。各板片之间形成液体能湍流的流道,冷却水和稀酸在各自相同的流道内呈逆向流动并进行热交换。板片上的4 个角孔为流体的分配管和汇集管。设计冷却水为一流程,稀酸为三流程。 2. 2 该换热器板片材质的选择 该换热器板片材质是由耐腐蚀性能优异的氟塑料和导热性、耐蚀性能优良的石墨等材料经过特殊工艺复合而成,能耐大部分各种浓度的酸碱盐溶液以及有机溶剂的腐蚀(见表1) ,且具有冷热流道都耐腐蚀的特点。该换热器耐腐蚀性能已超过金属板式和金属管壳式换热器。其板片主体中含有碳纤维作为增强材料,提高板材的抗拉强度。故板片材质抗腐蚀、抗断裂效果优良,传热系数较好。 2. 3 对生产变化的适应性能 利用板式换热器的优点,当我公司生产工艺条件改变时,只需调节传热板片的数目来增减换热器的面积,还可利用板片的不同排列组合调节冷热流道流程,而且在维护设备、更换配件过程中均可原地进行简单操作,无需移动设备。 3 技术经济评价 3. 1 节省投资 稀酸回收装置中每台氟塑料- 石墨板式换热器投资约7. 5 万元。使用石墨管壳式初期投资略低,但在长期运行中换热管易破裂,管板处还会发生渗漏现象,换热效率较低;零部件不能更换,设备较难长期使用;另外石墨管壳式自身质量大,搬运、维修均不方便且占地面积大。氟塑料- 石墨板式换热器能保证系统平稳运行,减少了设备维护费用,同时也减少扩建占地面积及检修频率,降低了工人的劳动强度,满足了聚氯乙烯生产安全长周期运行的要求。 3. 2 回收酸量 我公司盐酸制酸系统共6 套,吸收VCM 能力为6 万t/ a 所需氯化氢的量。根据每年平均制酸时间计算,制酸系统若全负荷运行,制酸时间约480 h ,排放含酸废水约144 m3/ h ,废水中氯化氢平均含量为0. 5 %。若将其回收,则可节约水量69 120 m3/ a ,可回收31 %的盐酸1 115 t/ a 。若每t 酸按500 元计,则其价值为56 万元/ a 。同时,用于喷射泵的工业水按0. 3 元/ t 计算,其价值约2 万元。 3. 3 节约水量 设备到位后,我们在该装置中实现了冷却循环水闭路循环,节约了用水。每t 酸水耗由原来的22t 降至2 t ,年创效益约160 万元;同时也解决了原料气片区水压低的问题。 3. 4 减少排污收费 实现稀盐酸的回收利用,变废为宝,取得了一定的经济效益;同时,系统基本不向外排放污水,符合国家环保的有关文件规定,可减免缴纳排污费,为保护人类的生存环境做出了贡献。 4 结论 (1) 该换热器板片材质是由耐腐蚀性能优异的氟塑料和导热性、耐蚀性能优良的石墨等材料经过特殊工艺复合而成,能耐大部分各种浓度的酸碱盐溶液以及有机溶剂的腐蚀,且具有冷热流道均耐腐蚀的特点。 (2) 氟塑料- 石墨板式换热器是一种传热效率较高、占地面积小、安装使用方便、质量轻、污垢系数低及结构紧凑的换热设备。当生产工艺条件改变时,利用板式换热器的优点,只需调节传热板片的数目来增减换热器的面积,还可利用板片的不同排列组合调节冷热流道流程。其板片主体中含有碳纤维作为增强材料,提高板材的抗拉强度。故板片材质抗腐蚀、抗断裂效果优良,传热系数较好,优于石墨列管式换热器。 (3) 实现了冷却水闭路循环,节约了用水, 也完全解决了原料气片区水压低的问题。实现所有稀酸的回收利用,变废为宝,取得了一定的经济效益,同时由于系统基本不向外排放污水,符合国家有关规定,加强了环保。 在当今工业发达的国家中,氟塑料- 石墨板式换热器已被广泛用于氯碱行业的强腐蚀换热过程中,而在我国却是刚刚开始发展。这种新型的换热设备的最大特点就是具有极强的耐腐蚀性,同时还具有很好的经济性。大力推广这一新型换热设备,将会取得显著的经济效益、环境效益与社会效益。 |
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