器 双 管 板 结 构 还 有 一 种 常 见 结 构 见 图 2 ( b) , 靠两管板的连接螺栓之间垫以圆环 ,以调正两 管板间距及平行 ,而管箱与外管板法兰采用台 肩 螺 栓 固 定 , 从 而 不 要 聚 液 壳 。由 于 本 设 备 壳 程为氯气且为 U型管换热器其管束经常要抽 出检修 , 这种开式结构不安全也不合理 , 而对 于管程介质温度高而泄漏气 (液) 对环境无污 染的固定管板换热器双管板用这种开式结构 在便于制造和减少两管板间热应力方面优于 带聚液壳的结构 。
4 管板计算
由于换热器计算均由现成电算 , 此处仅说 明计算模式 。
从图 1 可知 , 双管板计算可分两步进行 。 首先 ,外管板与内管板及聚液壳构成固定管板 式换热器壳程 , 而原管箱与 U 型管换热器壳 程构成两管箱 , 其原因为 U 型管换热器由于 换热管可自由伸缩 , 因此 U 型管对内管板无 约束作用 ,故按此模式可由固定管板换热器要 求 计 算 出 内 外 管 板 。其 次 , 对 于 内 管 板 在 不 计 外管板对其加强偏安全条件下 , 进行 U 型管 换热器管板计算 ,校核前次设计计算出内管板 直 到 合 格 为 止 。通 过 两 次 计 算 校 核 , 双 管 板 的 安全可靠性得到保证 。
6 操作要求
正常操作中除满足 U 型管换热器操作要 求外 ,还应定时认真观察聚液壳上放净口及放 空口的状况 , 放空 (净) 口由工艺管线导入水 槽内 , 如有水从放净口流出则外管板产生泄 漏 , 反之有气体从放空 (净) 口冒出则内管板 泄漏 , 如泄漏量不大 , 则可不必停车继续使用 等待检修时对聚液壳打压查漏点 , 然后再补
图3
2. 3 其 它 聚 液 壳 与 两 管 板 焊 接 按 GB 151 - 89 附 录 D
执行 , U 型换热管应采用 I 级换热器用管 (采 用液压胀要求) , 且不得采用拼接换热管 , 以 避 免 拼 接 带 来 换 热 管 泄 漏 。在 制 作 中 两 管 板 螺 孔 位 置 错 开 便 与 安 装 。换 热 器 其 它 零 部 件 按 GB 151 - 89 及 有 关 要 求 进 行 , 本 文 从 略 。
(常州化工机械厂 ,常州 213002)
如图 1 所示的一段分解加热器是年产约 6万 吨 小 尿 素 工 程 的 主 要 设 备 之 一 。其 有 关 技 术参数如表 1 所示 。
表1
设计设计 MPa 设计温度 ℃
物料名称 换热面积
容器类别
管程 1. 8 160 尿液 、甲铵液
150 二
壳程 1. 34 191 蒸汽
节流结构通常有如下两种形式 : ( 1) 节 流 环 与 换 热 管 下 端 相 焊 固 定 。由 于 节 流 环 通 道 内 径 3 mm , 而 换 热 管 ( <25 ×2) 内 径 约 21 mm , 从 而 起 到 了 节 流 作 用 , 见 图 2 。
1 上管箱 2 上管板 3 壳体 4 格子板 5 换热管 6 下管板 7 下管箱 8 支座 a 尿液进口 b 尿液出口 c 惰性气体出口 d 蒸汽进口 e 冷凝液出口 f 排液口
上海科学技术文献出版社出版
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Vol . 35 No . 4
Abstra c t
Mea surement and Anal ysis of Natural Vibration Periods of 65 Col umns with Self - support of
3 用材要求
管程为低压循环冷却水 , 故用材上可用 Q235 - A 等 普 通 碳 素 钢 , 壳 程 丙 烯 及 氯 丙 浠 为 易 燃 易 爆 气 体 可 用 16 MnR 等 低 合 金 钢 , 且 有 良 好 的 耐 蚀 性 。关 键 在 于 少 量 干 氯 气 , 对 比 低 合金钢与常用奥氏体及铁素体等不锈钢 ,其对 干氯气耐蚀性基本一致 ,不锈钢仅在使用温度
图1
管 程 零 部 件 材 料 均 为 00 Cr 17 Ni 14 Mo 2 。由 于操作工艺的需要 ,换热管下端入口处设有减 少 流 体 截 面 的“节 流 结 构 ”。
1 节流环 2 下管板 3 换热管 图2
漏 。如 泄 漏 量 大 且 内 外 管 板 均 漏 而 生 产 要 求 暂时不得停车 , 则可通过工艺管线打入与管 程压力相近稍大于壳程压力的惰性气体 ( N2 ) 进 行 气 封 , 满 足 暂 时 要 求 。此 外 , 开 停 车 时 , 均 要用热空气吹干壳程及聚液壳 , 避免水份残 留造成开车时腐蚀 。
397150 换热面积
物料名称 物料特性
氯丙烯 ,氯气
易燃易爆 , 高度危害
循环水
壳/ 管程数 壳体气/ 液出口流量 kg/ h
壳程
管程
95/ 40
40/ 30
缺口31. 4 % ,间隔533mm
43. 7
380
1
6
气相13600 液相28585
由表 1 可得设备设计数据表 2 :
表2
项目
壳程 管程
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化工设备设计
1999 年 第 36 卷
一段分解加热器节流结构的改进
李业勤 尤爱珍
参考文献
1 GB 151 - 89《钢 制 管 壳 式 换 热 器 , 学 苑 出 版 社 出 版 2 《化 工 设 备 结 构 图 集 》, 化 工 部 设 备 设 计 技 术 中 心 站 3 左 景 伊 编 《, 腐 蚀 数 据 手 册 》, 化 学 工 业 出 版 社 出 版 4 《 TEMA》标 准 ( 1982 年 增 补 ) , 化 工 部 设 备 设 计 技 术 中 心 站 5 《化 工 设 备 的 检 查 和 维 修 》, 上 海 石 化 总 厂 资 料 编 译 组 ,
Fra me X u Zhijun
Bejing Heng Fu Gro up Co . Beijing 100070
2. 1 双管板结构
如图 2( a) 所示 , 设计中管箱法兰与外管 板法兰采用螺栓相连 , 内管板法兰与壳程法 兰也通过螺栓相连 , 这样就保证管束可以抽 出 清 洗 及 检 修 。双 管 板 之 间 , 采 用 聚 液 壳 彼 此 相接 , 聚液壳用来调正两管板间距且保证两 管板平行 , 同时 , 聚液壳用来封闭相邻两管板 之间渗漏出的流 (气) 体 ,防止有毒气体外溢 , 及 时 排 除 。如 条 件 许 可 , 可 在 聚 液 壳 内 通 入 压 力稍高于管壳程的惰性气液体来保证安全 。 按要求聚液壳最高 / 低处需设置放空口和放 净口各一个 ,可将渗漏气 (液) 导出 ,也可作惰 性 气 体 进 出 口 使 用 。另 外 , 对 于 固 定 管 板 换 热
2 结构分析
在环氧氯丙烷生产装置中的氯丙烯工段 , 需设计一台急冷塔塔顶冷凝器将塔顶流出的 氯丙烯与少量未反应完全的氯气 (干气) 及丙 烯的混合气部分冷凝成液相 (氯丙烯) , 其简 图见图 1 ,工艺设计参数如表 1。
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缝较小而焊接头多 , 相对出现泄漏可能性 大 。经 调 查 换 热 器 管 板 与 换 热 管 连 接 接 头 失 效 造成换热器必需停车补焊接头占换热器故障 的绝大多数 ,且每漏一次对设备腐蚀就加剧一 次 ,而换热器管壳程圆筒及相连管线就得检测 一次腐蚀状况 ; 因此 , 为避免产生泄漏而造成 上述设备及装置腐蚀 ,采用双管板换热器来保 证 装 置 安 全 、平 稳 运 行 显 得 尤 为 重 要 。
第 4期
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浅析双管板换热器设计
苏杨 刘卫东
(巴陵石化设计院设备室 ,岳阳 414003)
摘要 本文就一设计实例从双管板换热器机理 、结构 、计算 、操作等方面简单阐述了设计中的考虑 ,并提出比较方案供参考 。 关键词 双管板 换热管 腐蚀 焊接 胀接 接头
1 前言
由 图 1 所 示 , U 型 管 换 热 器 ( BEU1200 — 0. 7 / 0. 6 —360 —4. 5 / 19 —6 I) 为 双 管 板 换 热 器 , 由于壳程内有氯气 (干气) 而管程为冷却循环 水 , 工艺及设备防腐要求水与氯气严禁接触 , 否则水与氯气产生化学反应 , 反应方程式如 下:
5 压力试验
考虑双管板换热器两管板间有聚液壳 , 其 压力试验应分开做 , 首先 , 由于管程设计压力 大于壳程 ,则聚液壳应以管程试验压力做压力 试验 , 观察两管板与换热管连接是否密封可 靠 , 然 后 按 GB 151 - 89 中 对 U 型 管 换 热 器 要 求 分别对管程及壳程进行压力试验来验证密封 及强度合格 。
上稍高 ,但其又在氯气环境下易产生应力腐蚀 且本设备正常操作温度不高 ,因而不必使用此 类 不 锈 钢 。如 使 用 高 铬 及 高 镍 合 金 对 干 氯 气 耐蚀性非常好却价格昂贵 ,因此在满足工艺对 铁 离 子 要 求 下 , 采 用 低 合 金 钢 ( 16 MnR , 20 # ) 作为壳程及换热管主体材质既经济又合理 。
H2 O + Cl 2 = HCl + HClO 盐 酸 ( HCl ) 及 次 氯 酸 ( HClO) 均 为 强 腐 蚀 介 质 , 只要有微量盐酸及次氯酸存在 , 就能够使 本设备及与之相连工艺装置设备的快速腐蚀 失效 , 严重的还会造成人员伤亡 ; 而最可能造 成水与氯直接接触部位在管板与换热管相连 焊接接头处 ,对于机械制造厂换热管与管板角 焊接接头仅能靠着色探伤检查 ,加上本接头焊