哈雷釬焊板式換熱器
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                螺旋螺紋管式換熱器在原料藥生產中的應用

                點擊:1639 日期:[ 2014-04-26 21:14:22 ]
                                           螺旋螺紋管式換熱器在原料藥生產中的應用                                            程偉                        (山東鴻基換熱技術有限公司,山東濟南250022)     摘要:介紹了SECESPOL換熱器的結構與性能特點,同時也介紹了其應用。     關鍵詞:螺旋螺紋管;原料藥;應用     中國原料藥發展迅速,已經成為世界制藥用原料 藥第一大生產和出口國。目前,我國正面臨著醫藥原料 藥與中間體的黃金發展期,“突破、發展、創新”是原料 藥產業的發展潮流,如何實現節能降耗對提高企業的 競爭力就顯得尤為重要,在原料藥生產過程中對溶媒 回收起到決定作用的冷凝器對此有重要的影響,目前 國內運用的換熱器種類繁多,列管式、板式、管板式等, 大部分換熱器工況為非對稱流換熱,即兩種流體流經 換熱器的流量不同,這就需要有兩個不同的換熱面積。 板式換熱器的設計機理就是對稱流傳熱,無法為流體 提供大小不一的換熱面積。世界上第一臺螺旋螺紋管 JAD換熱器1988年在波蘭SECESPOL集團研制發明出 來,該換熱器設計時就針對市場上這種非對稱流換熱, 特意使兩側的換熱面積不相同,以滿足復雜的工況要 求,本文對此SECESPOL換熱器特點與應用作一介紹。     1.結構與性能特點     1.1結構特點     相比傳統列管式換熱管束,SECESPOL換熱器每 一根換熱管均以螺旋結構按一定規律均勻纏繞在殼體 內。這種結構一方面延長了換熱管長度,換熱充分;另 一方面極大地改變了流體的流動狀態,增強了湍流效 果,強化了傳熱。同時,螺旋纏繞彈性管束設計,可有 效消除換熱器湍流抖振、熱應力等各種應力,實現應力自消除。圖1為SECESPOL換熱器局部剖面圖。                          1.2性能特點     1.2.1高效換熱、節能     螺旋管式換熱器層與層之間換熱管反向纏繞,這 種獨特的纏繞結構設計,極大地改變了流體的流動狀態, 在殼體內形成強烈的湍流效果,由于管內螺旋流動的強 化作用,使得管程的傳熱膜系數也得到增加,進而提高 綜合換熱系數。在汽水交換如蒸汽加熱水的工況下,常 規的管殼式換熱器換熱系數k值一般最高為6 000 w/ (m2·℃)。SECESPOL換熱器其換熱系數k值可高達 14 000 w/(m·2℃),是常規管殼式換熱器的3倍以上。     又因其獨特的螺旋纏繞結構,換熱管束伸展開其 長度為殼體長度的4~6倍,加熱時可使熱媒在換熱管 內停留時間長,冷凝時也能使被冷卻介質冷卻得更加 充分,無須經過二次換熱,保證了熱量的充分交換,提 高了能源的利用率,節省了能源。     螺紋彈性管直徑有8 mm、10 mm、12 mm 3種,壁 厚只有0.6 mm。     1.2.2獨特的100°連接換熱器同端兩法蘭中心軸夾角采用100°連接,可 以使換熱器全部參與換熱,不留死角;使流體自動沖刷 管路,降低堵塞傾向,對流體起到緩沖作用,降低噪音。因其獨特的100°連接和螺旋螺紋結構、獨特的表面處理工藝以及兩側介質的逆流換熱,所以具有了流速高(汽水換熱過程中,殼程水側設計流速可高達5.5m/s)、 溫度梯度小、污垢系數小的特點。 內部結構設計時考慮了聲共鳴許用準則(Eisinger 準則和Bevins準則),有效抑制了聲駐波震動現象,最大限度地降低了運行噪音,換熱器可在低噪音狀態下運行。     1.2.3耐高溫、高壓     SECESPOL換熱器的換熱管束和殼體全采用不銹 鋼材質,具有統一的膨脹系數,不會由于壓力和溫度不穩定而引起換熱器的變形。換熱器耐高溫、高壓,無需 加裝減溫減壓裝置,最高耐溫400℃,耐壓2.0 MPa。 利用歐文(OWEN)湍流抖振頻率準則原理,采用換熱管束最小間隙設計,螺旋纏繞彈性管束方式有效消除了湍流抖振熱應力現象,延長了換熱器的使用壽命。     1.2.4結構緊湊,體積小     螺旋纏繞方式結構緊湊,滿足相同熱負荷的工況 時,SECESPOL換熱器體積只有傳統管殼式換熱器的 1/10左右,占地面積小,節省空間。同時也因為體積小、重量輕,更加便于安裝、拆卸,減少了安裝費用。     1.2.5結垢傾向低,維護方便     由于SECESPOL換熱器的管程纏繞設計,管內流體以螺旋方式通過,降低了壁面附著的可能性以及結垢傾向,殼程流體逆流橫向交叉通過繞管,在相鄰管之 間、層與層之間不斷地分離和匯合,使殼體流體的湍流度加強,相同的流速下也減少了沉淀的幾率,保證了設備的長周期、高負荷運行。     SECESPOL換熱器結垢傾向很低,但不代表不結 垢,一旦發生結垢現象,由于設備相對體積小,清洗也 非常簡單,通常是采用化學清洗方法,用配制的低濃度稀硝酸浸泡2~3 h即可,維護費用很低。     2 應用     由于SECESPOL換熱器先進的換熱技術優勢,目前在國內醫藥原料藥溶劑的回收冷凝等領域得到廣泛的運用。     東北某大型制藥廠原料藥工藝常壓蒸餾二氯甲烷的應用情況:采用SECESPOL換熱器使用25/30℃的常溫循環水降溫,而使用傳統換熱器需要采用二級冷凝, 采用SECESPOL換熱器運行過程電機功率與傳統換熱器相比更小,因為采用二級冷凝需要增加一臺電機,冷凍機費用為一次性投資,減少了一次性投資。     山東聊城某藥業集團原料藥工藝蒸餾甲苯工藝的 應用情況:原工藝甲苯蒸汽從110℃冷凝冷卻到45℃, 采用二級冷凝,一級冷凝器換熱面積42 m2,二級冷卻 器換熱面積28 m2。采用SECESPOL冷凝器后,選用一臺 JADX9.88,換熱面積只有10.8 m2,而冷凝溫度比原工 藝低了3℃,實際甲苯的回收率提高了2%。該換熱器 體積是原設備的1/20,設備投資減少50%,安裝費用減 少80%。     3 結語     SECESPOL螺旋纏繞管式換熱器是一種高效換熱器,占地面積小,在新建裝置,尤其是老裝置改擴建中不僅可以有效降低投資,而且緊湊的螺旋纏繞結構更有利于設備平面布置。螺旋纏繞管式換熱器具有換熱充分、冷熱端差小的特點,不僅可以節約能源,而且可以優化系統和流程,具有良好的節能效果。 
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