技术应用大型氟塑料石墨板式换热器研制与应用刘刚(天华化工机械及自动化研究设计院,甘肃兰州730060)及应用价值等方面的内容作了详细介绍。),男,河北秦皇岛人,高级工程师,学士,现从事化工防腐蚀设备研究工作。
石油化工行业中大量采用的能够耐强酸、强碱及其盐类腐蚀的换热器有2类,一类是合金材料制造的管壳式或板式金属换热器,另一类是非金属材料制造的各类换热器,前者价格昂贵,后者换热效率极低。而氟塑料石墨板式换热器克服了上述产品的这些缺点,是用于石化行业强腐蚀换热工况中的一种综合性能更好的新型换热设备,其换热面积越大,应用市场越大。
中石化齐鲁分公司万吨微球装置中以强腐蚀性物料铝溶胶作为催化剂制备中的粘接剂,循环使用的铝溶胶在进入反应器前需通过换热器维持规定的反应温度,这一过程对换热设备的腐蚀十分严重。该装置原设计采用国产列管式石墨换热器,最多使用3个月就出现腐蚀穿孔,装置的频繁停车严重影响了催化剂生产装置的安全稳定运行,且极大增加了维修费用。为了解决铝溶胶换热问题,天华化工机械及自动化研究设计院(以下简称天华院)开发研制了大型氟塑料石墨板式换热器。
1研制内容1.1板片结构氟塑料石墨板式换热器板片是由非金属复合材料压制而成,在保证板片能够进行换热的前提下,更重要的是要保证板片具有足够高的强度,并能够压制成所需要的形状。考虑到非金属复合材料的特点(如与金属材料相比,其脆性大、抗压强度低),将板片结构设计成既不同于金属板式换热器板片,又与金属板片有相同之处。单板换热面积为0.34 ~0.6m2板片的设计就借鉴了0.25m2板片设计的成功经验,并对其不足之处进行了改进。
25m2板片的2. 1提高到2.8,即大型板片长度更长,但宽度基本保持不变,其结果是介质在换热器中流过的路线更长,在换热器内停留的时间更长,换热更为充分完全,提高了换热器总传热系数。但这样会增加板片加工成型的难度,特别是当非金属材料的跨度较大时更是如此。
笔者目前研究的板片长宽比已达到2.8或者更高。
目前非金属材料制造的板式换热器普遍采用的是人字形波纹板,其最大的特点是,板片相互倒装叠加形成网状支点和流道,提高了板片刚度且使流体在网状流道内产生三维变化,在较低的雷诺数下达到紊流状态,提高了传热效率。考虑到模具加工的难易程度,笔者选择了单人字形波纹板片结构。板片外形尺寸1400mmX500mmX10mm,波纹厚4mm,波纹高度5mm,波纹间距30mm,波纹夹角120°,角孔直径100mm,有效换热面积0.波纹形式为梯形断面人字形。
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