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螺旋板换热器在精细化工生产领域的适用

作为一种板面式换热设备。螺旋板换热器与列管式换热器相比具有换热效率高、体积小、自清理能力强等诸多优点,已成为液体加热、冷却过程的重要工艺设备。特别是精细化工行业,由于溶剂的大量使用以及通常为常减压的操作条件,加上近年国家对节能安全、环保的高度重视,令螺旋板换热器的优势尤为凸现。

由于螺旋板换热器在操作压力及操作温度方面的局限,在精细化工生产当中主要应用在如下几个操作单元:

(一)海解、反应单元中的应用

为使反应物混合均匀以便充分接触、迅速反应,一般需将固体溶解,制成溶液。通常情况下大多数固体物质的溶解度随温度的升高而增大,即加热能使固体的溶解速度加快。因此在精细化工生产当中,经常会根据物料的热稳定性采取适当的方法进行加热,促其溶解。此外,在溶解、反应过程中一般会产生大量的热量,对这部分热量如果不能得到有效的控制势必会引起低沸点溶剂的挥发。在精细化工生产中一般是通过换热器的冷凝回流作用来实现,这样既有效地降低沸点溶剂的损耗,又利于操作环境的改善。

回流装置的回流冷凝器在精细化工生产中占有相当大的份额,螺旋板换热器换热效果好、价格便宜、设备小巧,长期使用下来,在成本、能耗、安全、环保等多个方面的效果也是非常理想。

(二)在浓缩单元中的应用

精细化工的生产过程中,真空浓缩是一步常见的单元操作,尤其是在高真空条件要求下,选择适宜的换热器显得至关重要。比如:在诺氟沙星的合成过程中需要一步薄膜浓缩的操作,要配套高真空的真空机组。液体物料在高真空下经薄膜蒸发器蒸发,至冷凝器中冷却,溶剂进入接收罐中。在此过程中,物料在90℃以上不稳定,易分解,分解后产生大量气体和低沸物质,导致真空度下降,影响产品的质量和收率,所以工艺上要求控制物料温度小于90℃,即系统真空度要求相当高。为此考虑到螺旋板冷凝器冷凝效果好、螺旋形通道流动阻力小的特点选用了螺旋板冷凝器,几年使用下来系统的薄膜蒸发器内温度基本可控制在80℃以下,从而使该产品的质量及收率得以明显的提高,经济效益十分显著。

(三)番溶剂回收单元中的应用

在精细化工生产中,由于使用到大量的溶剂,因此溶剂的回收已成为一个非常重要的操作单元。在回收过程当中,换热器的选型起到非常重要的作用。螺旋板换热器在溶剂的回收工艺中,特别在中低沸点溶剂的回收中,在许多情况下甚至可以利用循环水取代冷冻盐水作为冷却介质,由此可以为企业节约大量的能源。

在选用过程中应当注意的是:

1.堵塞问题:尽管它有自清洗作用,但由于设计或操作不当也会发生堵塞,这时即使用可拆式结构也难于用机械方法清洗。常用的清洗方法是用蒸汽吹净或碱洗,即蒸汽吹入时要朝向接管,把杂质从设备内吹出。

2.结构设计时应根据物料的特性数据、适用单元操作的特点要求,通过适当的工艺计算,选择适宜的高径比、合理的通道面积、进出物料的口径等等以使设备通道内的流体达到湍流状态且需控制冷却水出口温度在结垢温度以下。

3.化工生产过程中,应严防冷凝器因冷量过大导致物料通道冻结堵死。

4.因为螺旋通道内有定距柱支撑通道问距,所以在使用时不得有纤维状杂质进入换热器内部,日常的清洗排污更是不可缺少。操作完毕要将换热器排尽,严防冬季设备冻裂情况的发生。

螺旋板换热器在精细化工生产领域具有节能、安全、环保、体积小重量轻、安装方便等优势。在适宜使用的场合可大胆选用该设备,不仅利用了其占地面积小、换热系数大、自清理能力强等特点一如在废热回收等场合利用,还可充分发挥其逆流换热的特性,提高热能利用率迅速收回项目投资产生长远的经济效益和社会效益。




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