双管板换热器几种应用.pdf

2 8 趋管板捩热 器的 几种应 用厦评 述 f 一、刖 置 上海 制药机械=厂 林云 换热器在石油化工及制药化工生产 过程 中应用 极为广 泛，根 据不 同用途和工 况。其 精构型 式不 尽相同，而使用 较多的是 管板式 换热器。在这类 换热 器中管子与管板 的连接 方式和其 结构形 式是换 热 器设计 制 造的关 键。在一 般化工及制药化工生产 中，常用 的 单管板 换热器(例如管式换 热器)。其管子 管板的连接可采 用焊接，胀接或焊 胀井用等 结构形式，并可达到 连接处(焊 缝 或 胀接 面)具有足 够的强度，以保证 在运 行情 况下 1。具有较 强的 拉 脱力 和 较可靠 的 严 密性但 是，渗漏的情 况在管板与管子连接处 也时有 发生，因此，建议 在某些特 殊工况和需特别 强调 连 接 的严 密性时，可 选用双 管板结构(如 图 1)。本文 拟就双管板换热器的某些 应用发表一些看法。、二、应 用 I 化工用冷却 器。由 日本 日立造船工程有 限公 司MAI Z UR U 工厂制 造的一 台卧 式u形管 调 温水 冷却 器(见 图 1)即采用了双管板 结 构，其 主要技 腰 1疆昔板抟却器俺腰 卜 抟却木进 口 2 一 抟却承 咀口3 一故空口 4 一放 蠢口 5 一 掘承进 口 B 一翻埋承出口 术参数见表 1在低压羰 基合成生产 丁 辛醇 的工艺 过程中，羟基合成 反应器是 关键设 备 其反应 热要 通过反应 器 内冷却装置 中的 调温水带出，调温水又在调温水冷却器审被 冷却水冷却。工 艺上要求 冷却 水绝对不能漏 科调 温水 中去，固为着 含有 冷却 水的 调温水 一旦 泄蒲 到反 应器中时，会 严重地影 响产 品 质量，所 以调 温水冷却 器宜采用 双管板结 构。童 亍 时，调温水 走管程，冷瓤水走壳 程，在两块 管扳 之 问有一 个短 节，其空 间为 常压，由放液 目和放窆口与承气相遁 管子 表 I 调温水冷却器主要 技术特性参数 名 曹 程 亮 程 设计压 力M P|0 2 0 7 设甘韫度 1 4 5 一l 5 1 1 0 一l 5 蜘 l羁 弭 温 水 抟 却术 壳 体 O 0 5 L7 5 0 0 维普资讯 化工装备枝术 1 3(1 9 9 2)4 与两层管板均采用 胀接，一旦冷却水 从管_版 与管 子 胀接处泄 漏 出来，首先流 八该短节 内，然后再通过放 液 口排 出来，这样就探证 了冷却 水不会 漏八管程中去。2 蒸 馏水机蒸发塔 医药工 业 上注射 用蒸 馏 水生产 要 求较 高。几年来从 国外(芬 兰 FI NN-AQUA 公 司、意大 利 OL S A公司等)进 口韵 成套多效 蒸馏水机装置中，一 般均在第 1塔(效)采 用双管板结构(见图 2)，而后 面几塔(效)则 只采 用单管板结 构。其原 因、勾：从整 个蒸 圈 2 薹 筮器 飘管板 结 柯母 1 一 蒸 发器外 壳2 一加 热器外 壳3 一 导托符 4 一加 热譬 5 一 内昔板6 一 外臂板?-啦 藏 捧 8 一 狰磋谁 排譬A-液瘸 导覆 间璩 B 一 排球 靖蒸气 旋通 路C-首板 孔 睬 发工 艺流程看，只有 第 1塔加热腔通外加蒸 汽，以作 为整 套装 置的 热源，而由第 1塔蒸 发腔 中的 去离子水蒸发 得到 的二敬蒸 汽作为 次塔(效)的加热蒸汽，后各塔(效)加热 腔 和蒸发腔 之 间的热 交换均在 同种品位(级 别)的介质一蒸馏水(去离子水)与其二次 蒸汽(纯蒸汽)之 间进行。从 2中可 以看 出管板孔隙两管板间(管缝)通大气。一般 操作工 艺条件是加热腔压力 高于蒸发腔，当 采用单 管板 时 总的泄 漏趋 势(或称压 降 P)是由加 热腔 揩 向蒸 发腔，但这种工 况 是绝对不允许的。现在，采用 了双管板 结构，其总的泄漏趋势无论加 热腔还 是蒸 发腔 均指 向大气，绝不会有苴相 泄漏的 可能。这样可 以有效地防止外加生蒸汽(锅炉蒸汽)对蒸 馏水可能造成的污染。3 蒸馏水机冷凝器。，在上海某家大输液药厂1 9 8 2 年引进意大 利O L S A公司的一 套QU6 0 0 0 5 多 效蒸馏水 机装置中，分别 有进 料水 和冷却水 两台列管 式单管 板 结构 换 热器 由表 2可见，这两 台换热器壳程 走同种物科一(蒸 馏水+纯蒸 汽)，管程 刚分别 走去离子水和软化水，均 对壳程物料起 冷凝、冷却怍 用 但进斟水 换 热器营，壳程 压力差 A P 较大，泄漏方 向指 向壳程 介质 一蒸馏水。冷却水 换热器管、壳 程压 力近乎相等，即泄漏动力 P 0，若有 泄漏，也是指 向管程软化水方 向。按工 艺要 求，蒸馏 水+纯蒸 1亢系产晶，与去 离子水和 表 2 QU6 0 0 0 5型 蒸馏水机垮凝 嚣技 术特性参数 进辩木换热器 砖却诛换热帚 名 称 蕾程 壳 程 首程 壳 程 设计压 力M P a 1 o O 2 O 1 0+：o 2 设计温度 1 0 O l 3 5 7 0-1 o O 1 3 日 蜘 辩 击离子承 蒸僖木+纯薰 软化水 蒸馏求+饨薰 软化水相比属不同品位和级别的水质。因此 要求 管程 介质 绝对不能 泄漏到壳 程的产 品水 中去 当然，嫩量的匣向泄漏则不大若累。该 厂在全套设备目 l 进初期运行正常，但以后却 常 因去 离子水 由管程向壳程 泄漏，而致使大 批产品不合格，造成较大损失。后经与外商 维普资讯 3 0 双菅板换热器的几种应用及评建 交 涉，建 议 进 抖 水 换 热 器 改 为 双 管 板 结 构(见圉 3)，使用 后数果较好。这样，虽然 设备造价 略高些，但绝对 保证 了成 品蒸馏 农 的质 量。曹 田8 玲凝器取瞥板站构图 I-诤鬣器外亮2-狰鬣臂3 一内首板 4-外臂扳 5-靖擅A-纯 蒸砖 凝被 B 一 空气瞎 C-玲却永 D 一缚蒸 砖氍液空间 三、评 述 综 上所 述，双管板 结构换 热器对于绝对 限制管、壳程两种热交换介质的互渗具有特 殊功效 因而双管板结构在化工 和制 药化工 业等部门有广泛的用途。这种双管板结构换 热器按管板形 式可 分为两种：一 是普通型的，如图 1 所示：另一种 是整 体型 的，如图4 所示，按 热鼍 因 整件鼍 l臂楫缩构 如果按 对泄漏介质的控制 与否分类，又可分 为 外 泄 型 的(如 图 2、图3 所 示)和 闭 环 型 的(如图 5所示)。整体型管板 由于加工难度 大，故用得不多。至于采用外泄型的还是 闭 环型的应视泄漏介质的性质及工艺上的要求 等 条件而定。聚催党：V,-A I 一 图 5 用簋一 囊 蘸壳双 臂扳坫 扮田 双管板结构不仅可用于 固定管板式换热 器，也可 用于 u型 管浮头式或其它形 式的换 热 器中。但是，一般地说，双管板结构的换 热器 比之单 管板制造难度大，成本高，维修 也不 易。因此，选用 时应权 衡利 弊，慎重行 事。若 由于工 艺上的要求，确铸严 格防 止两 种 介质 的互渗，在选用 或设计 时也应十 分注 意 其可 靠程 度，尤 其要 考虑到 若管 子与管板 的接头处 损坏可能导致 的后 果，并 应采取 相 应 的措施。笔者认为，在选用 或设计这种结 构的换热 器时有 以下两 方 面的 问 题 应予 注 意。1 对处 理有 毒有 害、易燃 易爆 和强腐 蚀介质，虽也可用 双管板结构的换熟 器，但 应该注意 其整体结 构的设计，比如可采用 闭 环 型的整体 结构，如图 4所示，在两管 板问 有一短 节称 为聚液 壳在 此壳上开 孔用接管 引 出泄 漏物。2 在处理有腐蚀 住介质 耐，还应 注意 节 约不 锈钢材。例 如，若 管程走 腐蚀 性介 质，壳程走非腐蚀性介 质，在使 甩单管板 结 构时，针对可 能 发生的泄 漏和腐蚀，外 壳(指与壳程相关的筒体部分)有时也需用不 维普资讯 化工装备技术 1 0(9 9 2)4 J 一 选 分析及改造丁。厂 、厂 湖南 省株洲化学工业集团公司设计院主茎兰 我公司 某车 间1 循环机滤油器(见 图 1)是 净化气体 的设 备。其作用 是脱除氧、氮气 中的润 滑油，脱油 元件 使用 的是 拉西环填 堰音气 出口 b 蒸忾进口 蒲环气盎 口 d 排油口 t 压堆工段束气进口 田 1 料，该 设备在使用过 程中曾发 生过 几次填料 堵塞出 口阀及填 料被 带至冷凝培的现象。有 一次发 现该 循环机 出口压力上涨了很多，滤 油器出 口阀体温度异常，手摸非常烫人，靠 近滤油器可听到器 内有咝咝的响声，观 其珊 象初步分析是填料填塞阀门所 致，拆下阀门 检查果其然，为什么在上有花 板压 住，且花 板孔 比填料直径要小得多的情 况下会发 生填 料出现 在花板上而且还会 上升几米 高进入 管 路中去呢t另外 内件的下简体 经常脱 落是 什么原 因所致呢?就这些问题笔者在此作一 浅显的分析。该车闻使用 的是 西德 造 R 8 0 3 2 0往复 式循环压缩机，该机的特点与一 切往复式机 械 的特点一 样，流 体的流动是 脉冲式的。它 的简单流程是：来 自氨分离器未 合成的氧，氮气被循环机提 压后进入滤油器，并与压 缩 工段送来 的氢、氮气 合后到达冷凝塔、氨蒸 发 器，再回到冷凝塔与第一次进塔的气 体进 行热交换，接着 进合成塔台成，再经过水冷 排 管到 达氨分离器来分离掉氮，余下气 体再 进循环机，进行下一发循环。循环机的 出 口 压力为3 1 4 MP a。气体 由滤油器上部进入器 内，沿环 隙下降，然后 从 内件的下部进 壤 料层。当填料干诤、油污较少 填料各处的阻 力较小时，气流会均匀的穿过填料屡并从其 锈 钢制 造，而采用 了双管 板结构后，此外 壳 就可用普 通碳钢制造。另外，两 块管板 中与 非腐蚀性介质接触的一块也可采用一般碳钢 制 造。当然由于 双管 板结构管板上的压差 与 单 管板 不同，管 板上所 承受的拉脱力也与单 管板不一样，因而管 板的强度 设计 与单管板 也有一定的差别，不能完全照搬单管板的设 计 方 法。参考文献【t 芬 兰 F I NN-AQUA 公司赘 辑【=意 太j 苒OLS A 公 司资料(8 堰化学工程手册，抟热箱 ，化学工生 出 牍社【捷 热嚣设计，上 海科 学 技术 出版社(5化工设 备嚣 计，(2)1 9 8 3 (0)医药工程社计，()l 0 ；维普资讯