Кожухотрубні теплообмінники

Кожухотрубний апарат являє собою дуже компактну конструкцію, легко розбирається, що створює зручності для чищення та ремонту. Патрубки входу і виходу агресивних середовищ мають діаметр до 250 мм. Охолоджуючий агент входить і виходить через патрубки, розташовані на кожусі.

Найбільш перспективний кожухотрубний апарат з спеціальними елементами (тарілками або насадкою), що забезпечують хороший міжфазовий контакт. Повітря конденсувалося в міжтрубному просторі, де були розміщені ректифікаційні тарілки.

Реактор являє собою кожухотрубний апарат. Усередині кожуха є трубки діаметром 50 мм, в які засипається каталізатор. У міжтрубний простір надходить вода або водяна пара.

Конденсатор-випарник являє собою кожухотрубний апарат, в якому конденсація відбувається всередині труб, а кипіння - у мжтрубному просторі. Для забезпечення зливу конденсату апарат встановлений в агрегаті з невеликим нахилом убік посудини для збору рідини.

Теплообмінник - сталевий кожухотрубний апарат, призначений для охолодження води. Температура розсолу, що надходить в межтрубное простір, дорівнює 5 С. Температуру охолодженої води регулюють автоматично за завданням термометра, пов'язаного з регулюючим клапаном на лінії подачі охолоджуючого розсолу.

Підігрівач - сталевий кожухотрубний апарат, обігрівається паром; температура суміші в ньому піднімається до 60 - 70 С. Гідроліз починається вже в підігрівачі, тому при раптових зупинках процесу слід припиняти подачу пари в підігрівач щоб уникнути гідравлічних ударів, створюваних виділяється двоокисом вуглецю.

Він являє собою горизонтальний кожухотрубний апарат, усередині труб якого рухається холодоносій, а в міжтрубному просторі кипить фреон.

Теплообмінник являє собою зварний кожухотрубний апарат з U-подібними трубами, первинний сплав (1100 л / хв) протікає всередині труб, а вторинний сплав (1060 л / хв) - в міжтрубному просторі в протилежному напрямку. У циліндричному корпусі теплообмінника діаметром 430 мм і довжиною 44 м розміщені 102 U-подібних труби (діаметром 19 мм] з нікелю А.

Відомою конструкцією є кожухотрубний апарат з горизонтальними трубками, усередині яких конденсується гріючий пар, а в міжтрубному просторі випарюється розчин при кипінні. Вартість виготовлення цих апаратів невелика.

Конденсатор являє собою горизонтальний кожухотрубний апарат з товщиною стінки 6 мм, з ребристими трубами діаметром 20 мм.

Випарник являє собою горизонтальний, кожухотрубний апарат з гладкими трубками діаметром 25 мм і товщиною стінки 3 мм. У верхній частині апарата є сухопарник, що представляє собою кожухотрубний апарат.

Проміжний холодильник в більшості випадків являє собою кожухотрубний апарат, що працює під тиском.

Кип'ятильник являє собою горизонтальний кожухотрубний апарат. Усередині кожуха розташовані трубки для циркуляції пари, що гріє, а міжтрубний простір заповнюється міцним водоаміачним розчином.

Циліндричний лід виробляють в льодогенераторах, що представляють собою вертикальний кожухотрубний апарат, в міжтрубному просторі якого кипить холодоагент (або циркулює холодний розсіл), а на внутрішній поверхні труб наморожують лід. Вода забирається насосом з піддону і подається на верх апарату в водорозподільному пристрій , аналогічне влаштуванню, вживаному в вертикальних кожухотрубних конденсаторах. Труби апарату з обох сторін відкриті, але у верхні отвори кожної труби вставлені насадки, завдяки яким вода, що надходить в трубу, отримує обертовий рух і стікає плівкою по її внутрішній поверхні. Частина води, що рухається по трубі, замерзає на її поверхні, а частина, що залишилася стікає в піддон, звідки подається в водорозподільному пристрій.

Проміжний теплообмінник являє собою вертикальний кожухотрубний апарат з плаваючою головкою. Натрій першого контуру тече в міжтрубному просторі зверху вниз, натрій другого контуру - по трубках пучка знизу вгору. Теплообмінник встановлений на верхньому перекритті боксів першого контуру і дозволяє витягти трубний пучок разом з кришкою та захистом без порушення цілісності першого контуру.

Далі концентрований аміачний пар проходить дефлегматор - кожухотрубний апарат, в трубках якого циркулює охолоджуюча вода. Залишок парів води, що містилися в аміаку, конденсується і стікає на тарілки генератора-ректифікатора , промиваючи рухомий вгору пар.

Холодильник проміжний являє собою горизонтальний кожухотрубний апарат і призначений для проміжного охолодження парів аміаку. Теплообмінна поверхня утворена тісним пучком гладких сталевих труб діаметром 38X3 мм.

Після холодильника суміш йде в реактор, що представляє собою кожухотрубний апарат. Температура процесу в реакторі підтримується в межах 30 - 40 С. Температура вище 45 С призводить до сульфуванням бензолу, що небажано.

Конденсатор головний поверхневого типу передставлять собою кожухотрубний апарат, в трубних гратах якого розвальцьованої 770 латунних труб діаметром 19 X 1 мм.

Регенератор з дисоційованим теплоносієм являє собою, як правило, кожухотрубний апарат з теплоносієм, який нагрівається в трубах і протитічною схемою руху потоків. Так як коефіцієнт тепловіддачі в міжтрубному просторі (гаряча сторона) може виявитися нижче, ніж у трубах, внаслідок більш низькій швидкості потоку, то в ряді випадків масогабаритніі вартісні характеристики апарату істотно поліпшуються при використанні труб з поздовжнім зовнішнім оребренням.

Верхній і нижній каскади пов'язані між собою випарником-конденсатором, які представляють собою кожухотрубний апарат, в трубному просторі якого кипить аміак, а в міжтрубному конденсується етан.

Розглянемо, наприклад, так звану трубчатку Клода, що представляє собою вертикальний кожухотрубний апарат. Вихідна суміш (наприклад, повітря) надходить в трубне простір апарату і піддається протитічній конденсації шляхом випаровування отриманого конденсату в міжтрубному просторі. Газ, який не конденсувався, (азот) відбирають з верхньої частини трубчатки.

У техніці розділення газів піролізу для проведення протитічної конденсації пірогазу застосовується кожухотрубний апарат з переливними полицями, розташованими в міжтрубному просторі. Протитічна конденсація протікає в трубах апарату. У міжтрубному просторі випаровується холодоагент.

Контактний апарат з нерухомим шаром каталізатора, що працює під тиском, являє собою кожухотрубний апарат, трубки якого заповнені зернами каталізатора. Так як оксиди заліза прискорюють реакцію взаємодії етилену з киснем з утворенням двоокису вуглецю, трубки апарату виготовляють з хромистих і хромонікелевих сталей. Мідь і її сплави навіть з невеликою кількістю ацетилену, що міститься в газі, можуть давати ацетиленіди, тому вони не повинні застосовуватися для виготовлення апаратури. Інтенсивне відведення теплоти реакції в цьому процесі дуже важливий, оскільки при температурі вище 300 С прискорюється реакція повного окислення етилену до двоокису вуглецю і води. Теплота відводиться циркулюючими висококиплячими органічними теплоносіями або водою, що випаровується в міжтрубному просторі контактного апарату. Можливість ефективного знімання теплоти, що утворюється при реакції, є одним з найскладніших питань при промисловому здійсненні каталітичного окислення етилену.

Теплообмінник природного газу, що служить для нагрівання паро-газової суміші гарячим конвертованим газом, являє собою вертикальний кожухотрубний апарат з нержавіючої сталі з нижньої плаваючою голівкою. У міжтрубний простір надходить свіжа паро-газова суміш, у труби - конвертований газ. У міжтрубному просторі розміщені перегородки, поліпшують перемішування газу.

Випарник служить для охолодження розсолу і являє собою горизонтальний кожухотрубний апарат. У гратах, приварених до корпусу, розвальцьовані сталеві труби. З торців апарат закривається кришками з внутрішніми ребрами, що збільшують шлях проходження розсолу.

Теплообмінник окису вуглецю виконується з вуглецевої сталі і являє собою вертикальний кожухотрубний апарат зварної конструкції. Для поліпшення теплообміну у верхній і нижній частинах трубчатки встановлені козирки, що забезпечує рівномірний розподіл коксового газу то всьому перетину теплообмінника.

У зв'язку з виділенням теплоти реакції (80 - 120 кДж / моль) каталізатор зазвичай поміщають в кожухотрубний апарат, охолоджуваний киплячою водою. При необхідності підвищити ступінь вилучення олефінів частина відпрацьованої ББФ може рециркуляруватися. У разі використання н-бутиленів для нафтохімічних цілей можливо здійснювати полімеризацію головним чином ізобутілену.

Холодильник-конденсатор призначений для охолодження і осушення газу, що надходить з абсорбційної-відпарювальної колони, і являє собою вертикальний кожухотрубний апарат. Газоподібний аміак через штуцер в кришці апарату надходить у трубчатку, а охолоджуюча вода - в міжтрубний простір.

Пари продуктів, що виходять з верху колони по трубопроводу великого діаметру (шлемова труба), надходять п конденсатор - кожухотрубний апарат, виготовлений із сталі або з графіту.

З газофракційної установки скраплення ББФ надходить в ємність звідки насосом перекачується через теплообмінники в реактор. Реактор являє собою кожухотрубний апарат. Усередині кожуха є трубки, в які засипають каталізатор. У міжтрубний простір надходить вода або водяна пара. Сировина, що подається на полімеризацію, проходить через реактор зверху вниз по трубках через шар каталізатора. Температура підтримується в межах 200 - 230 С, тиск 6 МПа, тривалість реакції 15 - 20 хв.

Теплообмінник, призначений для нагрівання паро-газової суміші, що подається на конверсію, та охолодження конвертованого газу (після конвертора метану), являє собою вертикальний зварений кожухотрубний апарат, верхня частина якого є власне теплообмінником, нижня - зволожувачем. У міжтрубному просторі є перегородки.

Конденсація парів води і моноетаноламіну з паро-газовою сумішю та охолодження вуглекислого газу відбуваються в холодильнику, робота якого безпосередньо пов'язана з роботою десорбера. Холодильник являє собою вертикальний кожухотрубний апарат, аналогічний теплообміннику розчину, або апарат, що складається з елементів, розташованих один над іншим в горизонтальному положенні. Паро-газова суміш надходить у міжтрубний простір холодильника зверху, а охолоджуюча вода проходить по трубах знизу вгору. Утворений в результаті охолодження конденсат, що представляє собою слабкий розчин моноетанол-аміну, відводиться в абсорбер, де змішується з більш концентрованим робочим розчином. Охолоджений до можливо більш низької температури вуглекислий газ з холодильника прямує через вугільний фільтр в очисні колонки.

Деарована і осушені кислоти надходять на тарілку харчування першої колони при їх температурі кипіння, рівної 210 С (розрахунок температури харчування. Вживаний для їх нагріву діфінільний підігрівач - кожухотрубний апарат вертикальної конструкції; він одноходовий по трубному і міжтрубному просторів. По трубах протікають кислоти , в міжтрубному просторі діфінільний конденсована пара. Температурні деформації компенсуються осьовим стисненням або розширенням лінзовим компенсатором, вбудованим в корпус апарату.

Вплив випадкових відхилень витрати в міжтрубному просторі і в трубах, а також розкид коефіцієнта теплопередачі на ефективність досліджені у спільній роботі ФЕІ та НУО ЦК. У ній застосована модель паралельних елементів, згідно з якою кожухотрубний апарат розбивається на невзаємодіючі паралельні елементарні теплообмінники типу труба в трубі з різними геометричними і режимними параметрами.

Очищений крекінг-газ, що містить 8 - 10% ацетилену і стільки ж етилену, змішується в змішувачі з хлористим воднем, що надходить зі стадії дегідрохлорування 2,1-дихлоретану, в співвідношенні, що забезпечує 1 - 2% -вий надлишок ацетилену проти стехіометричного. Суміш потім прямує в реактор гідрохлорування 2 - сталевий кожухотрубний апарат. У міжтрубному просторі апарата циркулює теплоносій, за допомогою якого температура в реакторі підтримується рівної 220 С.

Якщо теплообмінник призначений для перекладу одного з теплоносіїв з рідкого стану в пароподібний, застосовують модифікований кожухотрубний апарат. У порівнянні з апаратами без зміни фазового стану теплоносія теплообмінники, генеруючі пар, зазвичай постачають обсягами, в яких може бути здійснена сепарація рідини і пари.

Контактний газ надходить в котел-утилізатор, де охолоджується до 400 С. Вилучене тепло використовується для отримання пари тиском 12 атм, що направляється в загальнозаводський паропровід. Котел-утилізатор являє собою кожухотрубний апарат з корпусом зі сталі. Ці труби досить добре чинять опір дії контактного газу, але на них з часом наростає шар накипу, що іноді досягає 2 мм. Червонуватий колір накипу свідчить про корозії тих частин апарату, які виготовлені зі звичайної вуглецевої сталі. У період чистки котлів накип розчиняють у 5 - 10% - вій інгібірованій соляній кислоті.

В залежності від температури розсолу, потужності ванни і щільності струму розсіл, що подається на електроліз, повинен бути підігрітий або охолоджений. У теплообміннику можливе нагрівання розсолу парою або охолодження водою. Теплообмінник являє собою кожухотрубний апарат, виготовлений - з титану, цілком стійкого до дії активного хлору, присутнього в розсолі.

Трубні апарати потрібно розташовувати таким чином, щоб з боку однієї з кришок була б можливість вийняти і замінити будь-яку з труб, а також періодично очищати труби. Для цього необов'язково мати тут вільну площу. Якщо, наприклад, кожухотрубний апарат знаходиться вище сусіднього обладнання, то виїмка труб може бути здійснена без труднощі, якщо дозволяє розмір приміщення. Це завдання можна вирішити також, наприклад, при установці кожухотрубного апарату проти вікна, через яке можлива і чищення труб і їх заміна.

Трубчасті апарати потрібно розташовувати таким чином, щоб з боку однієї з кришок була можливість вийняти й замінити будь-яку з труб, а також періодично очищати труби. Для цього необов'язково мати тут вільну площу. Якщо, наприклад, кожухотрубний апарат знаходиться вище сусіднього обладнання, то виїмка труб може бути здійснена без утруднення при достатньому розмірі приміщення. Якщо ж кожухотрубний апарат встановлений проти вікна, то через нього можлива і чищення труб, і їх заміна. Біля машин і апаратів повинні бути вільні майданчики, достатні для розміщення окремих великих частин при монтажі або знятих при ремонті. Такі монтажні майданчики можуть бути загальними на групу машин або апаратів. Забезпечити можливість розширення машинного відділення, якщо таке передбачено, завданням на проектування. У більшості випадків машинне відділення проектується непродуктивність, що забезпечує роботу підприємства в повністю закінченому вигляді. Однак іноді може встановлюватися тільки частина обладнання, необхідна для роботи першої черги, а для обладнання другий (і наступної) черги передбачається достатня площа. У даному випадку обладнання першої черги слід встановлювати так, щоб не ускладнити розміщення обладнання подальшою черзі, не закрити проходи для транспортування.

Збіднений розчин зливається по переливний трубі в теплообмінник розчину, звідки надлишковим тиском, наявним у десорбері, видавлюється через холодильник (охолоджувач) розчину знову в абсорбер. У холодильнику розчин охолоджується водою, яка за виході з апарату направляється у водяній скрубер по лінії. У холодильнику газу, що представляє собою також кожухотрубний апарат, парогазова суміш охолоджується водою, в результаті чого значна частина вологи конденсується. Конденсат насосом повертається до ректифікаційної частина десорбера. Отримана чиста газоподібна двоокис вуглецю збирається в газгольдері, звідки засмоктується в першу щабель компресора.