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新型列管式石墨換熱器在合成氨生產中的應用

 

發佈日期:[2016-12-26 14:29:16]    點擊率:[]   來源:江蘇蘇宇化工設備有限公司

 
在合成氨生產過程中,始終伴隨著熱量交換,特別對化肥企業來說夏季氣溫上升,壓縮機出工不出力現象普遍存在。
  夏季氣溫上升,半水煤氣脫硫後進人清洗塔清洗,而清洗塔在烈日暴曬下,溫度高達40—43cc,使半水煤氣在40cc的水飽和蒸汽壓為880mmH 0 (8.63kPa),半水煤氣在2 600mmH 0(25.50kPa)(G)出清洗塔進人壓縮機一段,一般由清洗塔到壓縮機一段的半水煤氣總管長100m,流速為8 10m/s,溫度到達壓縮機前可達到44cc,因而壓縮機在夏季存在“有氣無力”的現象。
  在夏季水溫高,壓縮機“有氣無力”、傳熱效果差、能耗高是制約合成氨生產的主要問題,對化肥企業來說,夏季是銷售旺季,需要生產裝置滿負荷運行。針對以上問題我們經過了反覆的研究,決定採用新型列管式石墨換熱器,用在壓縮機一段前,取得了良好的經濟效益。
  1 新型石墨換熱器設備
  (1)不透性石墨材料
  不透性石墨是一種由人造石墨及合成樹脂通過浸漬、壓制、澆鑄等方法制得新型的結構材料,它和其它一切非金屬耐腐蝕材料的區別在於,除了具有高度的化學穩定性能,還具有極高的導熱性能且不污染介質,不易結垢,因而大大的擴展了其應用範圍。
  在化學穩定性方面,不透性石墨除了強氧化性酸及鹼外,對大部分化學介質都是耐腐蝕的,特別含氯離子的介質。在導熱性方面,浸漬石墨的導熱繫數為
  100~l10W/m•K,其導熱繫數和銅、鋁相仿,是普通碳鋼2.5倍以上,通常將其製作熱交換器就是根據這一特點。
  在熱穩定方面,酚醛浸漬石墨一般可以承受l70 左右的溫度,其熱膨脹繫數很小,大約為0.4~0.45×10 /K。
  (2)新型熱交換設備
  新型列管式石墨熱交換器兩端為固定管板,管板與換熱管連接使用高彈性耐腐蝕橡膠材料,實行三道彈性密封,設備結構簡單,抗震性好、傳熱性能好,且操作阻力小,易維護和清理。徹底消除了傳統石墨換熱器結構上因粘結劑與浸漬石墨塊材料線脹繫數的明顯差異所引起的應力破壞,消除了溫度作用下石墨換熱管“差異伸長”和溫度不均布因素導致的破壞作用。即使在溫差較大條件下,運行仍然穩定可靠。設備全部採用活性連接,換管方便,換熱面積不減少,避免因堵管造成的整機報廢情況。該新型石墨換熱器許用壓力可達到1.0MPa,使用溫度可達到150 cc。
  2 在合成氨中的應用
  為瞭解決壓縮機“有氣無力”問題,以前有一些廠家採用以噴淋式和噴射式為主的混合熱交換器,有的直接採用冷凍水進行降溫。前者存在著諸如電耗高、有效氣體成分損失、氣水分離等系列問題,而後者投資大、耗能更高。在壓縮機前增設石墨管煤氣冷卻器,考慮到夏季煤氣溫度平均46cC,故而採用溫度較低的一次性地下水(溫度為l 6 )對煤氣進行冷卻,這樣壓縮機一段人
  口溫度在夏季可降低10~C以上,可以始終保持壓縮機滿負荷運行。
  (1)應用情況分析
  根據克拉伯龍方程:PV=MRT可知,降低壓縮機一段進氣溫度,可以提高壓縮機打氣量。以8×104t/a合成氨計算(投資約50萬元),其新型石墨換熱器傳熱面積為712mz,按降低l0cc計算,可增加輸氣量為2_3%。
  (2)經濟效益
  在正常情況下,原來系統日產氨280t,則按氨產量折算,新型石墨冷卻器投產後可增加產量280×2.3%=6.44( ),高溫季節按每年150天計算,則每年因此增加產量6.44×l50=966(fa)。按合成氨價格l 800元/t,噸氨耗煤700×1.3=900元,噸氨其它費用50元,耗水費用約500元/天,則每年增加效益:(1800—900—50)×966一l50×500=74.61萬元
  通過以上計算可以看出,合成氨生產裝置在壓縮機一段人口採用新型石墨換熱器可有效提高設備運行負荷,增收節能,不到一年即可收回設備投資。
  總之,新型石墨換熱器的使用取得了令人滿意結果。我們相信,其使用前景將會更好。
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