Проблема двойной коррозии
На предприятии химической переработки используется пластинчатый-и-рамный теплообменник, охлаждающий поток горячей смешанной кислоты водой из градирни. Пластины из нержавеющей стали подвергаются коррозии со стороны кислоты. На стороне охлаждающей воды сильно образуются накипи. Теплообменник требует частой замены и чистки пластин. Затраты на техническое обслуживание растут. Перебои в производстве увеличиваются.
Предприятие рассматривает возможность замены пластинчатого-и-рамного блока на кожухо-и-трубчатую конструкцию. Проблема заключается в том, что обе стороны теплообменника содержат агрессивную среду: со стороны трубы – горячая смешанная кислота, со стороны корпуса – охлаждающая вода, которая может содержать хлориды и растворенные твердые вещества. Металлический кожух-и-трубчатый теплообменник просто переносит проблему коррозии с пластин на трубки и кожух.
Полностью кожухо-и-трубчатый теплообменник из ПТФЭ предотвращает коррозию одновременно с обеих сторон. Трубы, трубная решетка и футеровка корпуса химически инертны по отношению к обоим технологическим потокам. Переход от пластины-и-рамы к оболочке из ПТФЭ-и-трубке требует систематического проектирования, чтобы обеспечить соответствие тепловых характеристик в пределах доступного пространства и ограничений на соединения.
Перевод исполнения
Пластинчатые-и-рамные теплообменники достигают высоких коэффициентов теплопередачи за счет тонких пластин и турбулентного потока при относительно низких скоростях. Общий коэффициент теплопередачи пластинчатого теплообменника из нержавеющей стали в кислой-воде составляет 2000–4000 Вт/м²·К.
Оболочка-и-трубчатый теплообменник из ПТФЭ работает с более низким общим коэффициентом,-обычно 200-350 Вт/м²·К-из-за сопротивления стенки из фторполимера. Для достижения того же теплового режима требуется большая площадь поверхности. Переход от пластины-и-рамы к кожуху-и трубке из ПТФЭ представляет собой попытку расширения площади поверхности, ограниченную доступным пространством для установки.
Процесс проектирования начинается с фактического теплового режима существующего теплообменника,-а не с номинальных значений, указанных на паспортной табличке, которые могут включать коэффициенты безопасности. Журналы технологических данных о температурах на входе и выходе, а также скорости потока с обеих сторон определяют истинную требуемую нагрузку. Размер теплообменника из ПТФЭ рассчитан на эту задачу с использованием консервативных значений U-, с учетом улучшенной устойчивости к загрязнению по сравнению с загрязненными металлическими пластинами.
Таблица 1. Параметры перемещения пластины-и-рамы к оболочке из ПТФЭ-и-трубы
| Параметр перевода | Пластина-и-рама (существующая) | Корпус из ПТФЭ-и-трубка (замена) |
|---|---|---|
| Общее значение U- (Вт/м²·К) | 2500 (чисто), 1200 (типичное нарушение) | 280 (стабильный, не-загрязняющийся) |
| Требуемая площадь для той же обязанности | Базовый уровень (1,0 ×) | 4-5× (на основе коэффициента U) |
| Материал боковых-трубок | Нержавеющая сталь (коррозия) | ПТФЭ (инертный) |
| Материал оболочки-боковины | Нержавеющая сталь (окалина) | Покрытие из ПТФЭ-или сплошной ПТФЭ (инертный) |
| Материал прокладки | EPDM или Viton (химическое воздействие) | ПТФЭ (универсальная инертность) |
| Частота технического обслуживания | Очистка/замена пластин каждые 6–12 месяцев. | Ежегодный визуальный осмотр |
| Срок службы | 2-5 лет (отказ пластины) | 10+ лет |
| Площадь установки | Компактный | Больше (компенсируется отсутствием запасного теплообменника) |
Стратегия распределения пространства
Для выполнения тех же задач кожухо-и-трубчатый теплообменник из ПТФЭ требует в 4-5 раз большей площади поверхности, чем чистый пластинчатый-корпусный теплообменник. На перегруженном химическом заводе эта дополнительная площадь может отсутствовать в существующем месте.
Несколько стратегий решают проблему нехватки места. Кожухо-и-трубный теплообменник можно расположить вертикально, используя высоту, а не площадь пола. Несколько корпусов меньшего размера, соединенных параллельно, достигают необходимой площади, в то же время вписываясь в доступную площадь. Теплообменник можно переместить в более просторное помещение и подключить к нему трубопроводом.
Устранение запасного теплообменника,-ненужного со сроком службы из ПТФЭ 10+ лет-высвобождает значительную площадь. Установки пластин-и-рамы обычно включают в себя запасной блок для быстрой замены в случае выхода из строя пластины. Надежность ПТФЭ устраняет это требование.
Переход соединения
Существующий пластинчатый-и-рамный теплообменник имеет определенное расположение и размеры сопел для двух потоков жидкости. Запасной кожухо-и-трубный теплообменник должен подсоединяться к существующему трубопроводу без значительных модификаций.
В конструкции теплообменника из ПТФЭ указаны места расположения патрубков, размеры и номиналы фланцев, соответствующие существующему трубопроводу. Если перемещение насадки неизбежно, модификации трубопроводов разрабатываются как часть проекта перехода. Меньший вес теплообменника из ПТФЭ по сравнению с металлическим эквивалентом упрощает требования к опоре и фундаменту в местах расположения новых патрубков.
Краткое содержание
Переход от пластинчатого-и-корпуса к теплообменнику с корпусом из-и-полностью ПТФЭ решает проблему двойной коррозии, когда оба потока жидкости агрессивны. Для перемещения требуется увеличение площади поверхности в 4–5 раз, чтобы компенсировать более низкую теплопроводность, которая достигается за счет ориентации, параллельных оболочек или перемещения.
Отказ от обслуживания, вызванного коррозией-, замены пластин и хранения запасных теплообменников, компенсирует затраты на пространство и затраты в течение продленного срока службы. Как технологическая, так и сервисная стороны достигают химической инертности благодаря универсальной коррозионной стойкости ПТФЭ.
Инженерный анализ преобразования пластин-и-рамы в корпус из ПТФЭ-и-трубок доступен после предоставления существующих спецификаций теплообменника, состава технологической и рабочей жидкости, рабочих температур и давлений, данных о тепловых режимах и доступного места для установки.
