双管板换热器几种应用

28 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MAIZURU 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MP| 0．2 0．7 设甘韫度℃ 145]‘一l5 110／一l5 蜘 l羁 弭温水 抟却术 壳 体 O×0．5 L≈7500 维普资讯 http://www.cqvip.com 《化工装备枝术》13(1992)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 FINN--AQUA公 司、意大利 OLSA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1982年引进意大 利OLSA公司的一套QU6000／5~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 AP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 QU6000／5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MPa 1．o O．2 O．1—0+： o．2 设计温度℃ 10O l35 70-1oO 13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 http://www.cqvip.com 30 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 http://www.cqvip.com 《化工装备技术》1 0(]992)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~80／320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 1．4MPa。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 FINN--AQUA 公司赘辑 【=] 意太j苒OLSA 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)1983 (0) 医药工程社计》，(‘)l0}； 维普资讯 http://www.cqvip.com