板式換熱器在常壓精餾系統(tǒng)中的應(yīng)用

［摘要］通過對常用精餾系統(tǒng)的管殼換熱器或螺旋板換熱器進(jìn)行分析，并將其改造為板式換熱器進(jìn)行試驗驗證，驗證結(jié)果表明采用板式換熱器可以取得較好的節(jié)能效果。
　?。坳P(guān)鍵詞］板式換熱器；節(jié)能
　?。壑袌D分類號］ ＴＱ ０５１．５        ［ 文獻(xiàn)標(biāo)識碼］ Ｂ      ［ 文章編號］ １００３－５０９５（２００８）０４－００４７－０２
　　 一般說來，在水－水換熱中，板式換熱器換熱效率比螺旋板換熱器可以高 １ 倍，而板式換熱器的換熱系數(shù)一般比管殼式換熱器約高 ２～４ 倍［１］，可以看出，板式換熱器效率比上述兩種換熱器都要高。在精餾系統(tǒng)的氣－水換熱中經(jīng)過選型后的計算和數(shù)據(jù)分析，結(jié)果表明可以選用適當(dāng)形式的板式換熱器，其換熱系數(shù)比上述兩種換熱器大，其阻力也不影響塔的精餾，滿足工藝需要。這樣不僅可以充分利用進(jìn)塔前料液冷量、最大限度地冷凝精餾氣體，同時可以盡量控制加大循環(huán)水和冷卻水進(jìn)出口溫差，減少循環(huán)水和冷卻水的用量，達(dá)到節(jié)能效果；而且，對于既可以用循環(huán)水也可以用冷卻水的尾冷換熱器來說，全年中使用循環(huán)水天數(shù)增加、使用冷卻水天數(shù)減少，因冷卻水價格遠(yuǎn)高于循環(huán)水價格而起到了節(jié)能的作用。在以下兩個應(yīng)用事例中采用了板式換熱器，均取得了較好的節(jié)能效果。
                 
　　圖 １ 是常用的溶媒精餾系統(tǒng)，其中塔頂有 ３ 臺氣液換熱器，塔頂精餾出的氣體依次經(jīng)過一冷換熱器、二冷換熱器和尾冷換熱器進(jìn)行冷凝。這 ３ 臺換熱器的冷介質(zhì)分別是進(jìn)塔前的液體料液、循環(huán)水和循環(huán)水 ／冷卻水，尾冷換熱器的氣相出口應(yīng)無溶媒氣體排出。在這 ３ 次換熱過程中要求最大限度地利用進(jìn)塔前液體料液的冷量，以減少循環(huán)水和冷卻水的用量。為保證精餾塔精餾出來的氣體能夠正常流動并冷凝下來，流程設(shè)計時必須充分考慮換熱器的換熱效率，同時注意氣相阻力，如果阻力過大則會造成精餾塔憋壓、工作不穩(wěn)、精餾效率低、產(chǎn)品質(zhì)量隱患。這 ３ 臺換熱器是影響精餾裝置的穩(wěn)態(tài)和工作效率的一項主要因素［２］，通常選用管殼換熱器或螺旋板換熱器。這兩種換熱器適用性較廣、氣相阻力小，可以滿足工藝需要。
　　１ 設(shè)備節(jié)能改造
　　改造前系統(tǒng)的 ３ 臺換熱器均為氣液換熱型螺旋板換熱器，改造后取消二冷換熱器并將一冷換熱器和尾冷換熱器更換為板式換熱器。將改造前后的換熱器部分參數(shù)進(jìn)行對比，數(shù)據(jù)見表 １。
                
 　　在基本相同的工藝參數(shù)下，即進(jìn)塔前料液流量、壓力、溶媒含量保持不變的情況下，通過將循環(huán)水、冷卻水和相關(guān)工藝參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，從改造后的各換熱設(shè)備的運行參數(shù)、塔的運行參數(shù)和運行狀況看，系統(tǒng)運行正常。即使在當(dāng)時最熱的季節(jié)，換熱器在不使用循環(huán)水的情況下使用冷卻水，冷卻水用量仍減少 ５０％。使用板式換熱器后，１４ 個月就全部收回投資，年節(jié)能１９ 萬元。
　?。?nbsp;新上項目
　　此項目與事例 １ 相比，由于塔的精餾量增大很多，因此配套的設(shè)備規(guī)格也相應(yīng)增大。在該項目中，根據(jù)客觀條件及節(jié)約費用的原則，一冷換熱器仍使用舊換熱器，而將二冷換熱器和尾冷換熱器進(jìn)行設(shè)備形式的選擇，因此對不同的設(shè)計方案進(jìn)行了分析對比，對比數(shù)據(jù)見表 ２。
             
     通過對以上數(shù)據(jù)的分析，該項目選擇了板式換熱器。自設(shè)備安裝后整個系統(tǒng)一直運行正常，且用能指標(biāo)控制在設(shè)計范圍內(nèi)。經(jīng)過運行記錄和核算，在不同季節(jié)情況下，循環(huán)水和冷卻水用量均有不同程度的下降，年實際節(jié)能 ２９ 萬元。
     可以看出，與螺旋板換熱器相比，板式換熱器節(jié)能優(yōu)勢明顯、設(shè)備投資減少 ５％。由于在運行重量、占地面積、安裝高度上存在優(yōu)勢，板式換熱器還不需要保溫，土建、安裝等投資費用減少 １５％，并節(jié)約了有限的空間。如果選用管殼換熱器，因所需換熱面積將比螺旋板換熱器增大 １ 倍左右，因此設(shè)備體積、重量會更大，相應(yīng)的投資和占地面積也會加大。
    ３ 注意事項
    ３． １ 選型方面
     需要考慮的因素很多，主要是流體的性質(zhì)；壓力、溫度及允許的壓降范圍；對清洗維修的要求；材料價格；使用壽命［３］。根據(jù)精餾塔氣相允許的阻力，選用適當(dāng)系列型號的板式換熱器，避免因換熱器流道窄造成阻力大；要根據(jù)精餾液體和氣體的性質(zhì)選用板式換熱器密封條的材質(zhì)，以保證相應(yīng)的耐溫、耐腐蝕性能。
    ３． ２ 安裝方面
    適當(dāng)留有拆卸板片的空間；液體側(cè)進(jìn)出口最好配置單獨的清洗接口，以便于外循環(huán)清洗；一般進(jìn)氣口在上、出液（ 氣）口在下，出氣管路上需要配置集液裝置，而且集液裝置及其之前的管路不得高于換熱器出液（ 氣）口；板式換熱器的安裝位置不要安裝在太陽直射的情況下；板式換熱器的液相進(jìn)口通常加裝過濾器，防止固體顆粒物堵塞換熱器。
    ３． ３ 操作方面
     根據(jù)循環(huán)水和冷卻水的允許運行工況，最大限度地控制換熱器的進(jìn)出口溫差，并盡量延長循環(huán)水使用時間，以取得最大的節(jié)能效果；在系統(tǒng)開停的過程中，要保證通氣過程遲于通水過程，以防止溫度過高影響密封條使用壽命甚至造成板片變形；液體側(cè)的壓力不宜過高，要根據(jù)所選換熱器的性能操作使用，以防止造成板片變形。