Пластинчатые теплообменники в технологических системах химической и биотехнологической промышленности

От основной химии с обычно большими объемами производства и специальной химии до производства конечных продуктов в меньшем количестве играют тепловые процессы в большинстве производственных процессов важную роль. Чистые вещества или смеси нагреваются или охлаждаются, частично или полностью испаряются или конденсируются. Насколько большим может быть количество химических продуктов, настолько сильно могут отличаться тепловые процессы в деталях. Если пластинчатые теплообменники интегрированы в реакторах, то тепло реакции можно непосредственно отвести или подвести. В производственных системах Biotech должны небольшие производственные количества нагреваться или охлаждаться, часто в сочетании с охлаждением или нагреванием корпуса.

Следующие примеры подчеркивают опыт GESMEX в этих областях:


Пароперегреватели в технологических установках

Пароперегреватели в технологических установках нагревают продукты с теплоносителем паром. Нагретые продукты могут быть жидкими или газообразными, одно- или двухфазными. Они могут быть только нагреты или также частично или полностью испарены.
Кожухо-пластинчатые теплообменники серии XPS имеют относительно короткие, но широкие поверхности теплопередачи и поэтому особенно пригодны в качестве пароконденсаторов. Для оптимального распределения теплоносителя пакеты пластин могут быть расположены в корпусе эксцентрично. При большом количестве пластин можно избежать неравномерное распределение в устройстве с помощью нескольких впускных и выпускных соединений.

Пример:
паровой перегреватель в первичном производстве удобрений
Тип:
кожухо-пластинчатый, XPS 200
Вариация:
открываемый с двух сторон
Особенности:
1000 m2 поверхность теплопередачи, со стороны кожуха по два входа и выхода
Место установки:
Бельгия

 


Циркуляционные испарители

Циркуляционные испарители, называемые также ребойлеры, могут быть использованы в колоннах, например, при Стрипинге для физического разделения и очистки от жидких продуктов. Жидкая среда подводится в колонне противотоком к газовому потоку. В нижней части колонны часть жидкости снова испаряется, чтобы повысить эффективность процесса.
Кожухо-пластинчатые теплообменники серии XPS используются в качестве циркуляционных испарителей преимущественно в термосифонных системах, это значит они построены рядом с колонной и работают в естественной или принудительной циркуляции. Из-за их высокой эффективности они требуют меньшего количества переносящей поверхности по сравнению с трубчатыми теплообменниками. Таким образом, эти аппараты также легче и меньше. Из-за меньшего объема заполнения ответная реакция короче.

Пример:
Ребойлер в нефтехимической промышленности для отделения (Стрипинг) спирта из воды
Тип:
кожухо-пластинчатый, XPS 100
Особенности:
открываемый для осмотра и очистки со стороны продукта
Место установки:
Голандия

 


Конденсаторы с отводом неконденсируемых газов

Конденсаторы с отводом неконденсируемых газов в технологических установках конденсируют полученные при термической обработке веществ отработанные или остаточные газы. Конденсация необходима, чтобы избежать потери продукта, чтобы придерживаться предельных значений эмиссии или для рекуперации тепла и энергетической оптимизации установки. Конденсация происходит в основном при атмосферном давлении или в вакууме.
Кожухо-пластинчатые теплообменники серии XPS являются высокоэффективными конденсаторами благодаря их конструкции. Различные физические свойства конденсируемых продуктов приводят к ряду возможных конфигураций оборудования. Низкая плотность газов, соответствующая вакууму может быть реализована большими штуцерами и комбинацией аппаратов со встроенными жидкостными коллекторами и сепараторами для разделения фаз с долей инертных газов.

Пример:
Вакуумный конденсатор в производстве пропиленгликоля (химия основных веществ)
Тип:
кожухо-пластинчатый, XPS 200
Вариация:
цельносварный, эксцентричный кожух
Особенности:
перекрестноточный поток, многоходовой со стороны пластин, с жидкостными коллекторами с разделением фаз на выходе
Место установки:
Германия

 


Охладители газа / парциальные конденсаторы

В процессах с частичной конденсацией пар должен конденсироваться, приводя таким образом, к изменению состава потока веществ или очистке веществ. Пропорция конденсации вытекает из состава материала и контролируется потоком массы и отходящим количеством холода.
Кожухо-пластинчатые теплообменники серии XPS являются эффективными конденсаторами и парциальними конденсаторами. Аппараты могут быть так рассчитаны, что отдельные вещества полностью или только частично конденсируются. Цилиндрическая конструкция оболочки позволяет в одном аппарате разделение термически разделенных потоков веществ.

Пример:
водородный охладитель и конденсатор водородного пара в хлорно-щелочном электролизе
Тип:
кожухо-пластинчатый, XPS 50
Вариация:
открываемый с двух сторон
Особенности:
многоходовой со стороны кожуха с отдельным штуцером для возврата конденсата, перекрестноточный поток для минимизации потери давления в вакууме
Место установки:
Германия

 


Охладители жидкостей

Охладители жидкостей в технологических установках охлаждают продукты между или после ступеней обработки. В качестве охлаждающей жидкости используются, как правило, вода или технические теплоносители.
Кожухо-пластинчатые теплообменники серии XPS имеют высокий коэффициент теплопередачи, что ведет к малым габаритам. В дополнение к малой занимаемой площади, аппараты требуют по сравнению с другими конструкциями, такими как трубчатые теплообменники, также меньше материала. Преимущество особенно велико, когда потоки сред требуют высокоустойчивые к коррозии материалы.

Пример:
охладитель продукта, охлаждающая среда - речная вода
Тип:
кожухо-пластинчатый, XPS 100
Вариация:
цельносварный, одноходовой со стороны кожуха
Особенности:
материал пластин 1.4539 для повышенной коррозионной стойкости против сред, содержащих хлор
Место установки:
Германия

 


Испарители

Испарение требуется в технологических системах, если жидкий продукт для последующих стадий процесса должен быть переведен в газообразное состояние. Частичное испарение также используется в качестве средства для термического разделения и концентрирования веществ.
Кожухо-пластинчатые теплообменники серии XPS могут быть гибко адаптированы к требованиям различных условий эксплуатации. Например, можно увеличить паровое пространство за счет увеличения диаметра оболочки или эксцентричного расположения пакета в кожухе. Многоходовой поток также возможен с задачами испарения, когда устройство находится в вертикальном положении, что способствует оттоку пара наверх.

Пример:
парциальный испаритель в производственной установке для растворителей
Тип:
кожухо-пластинчатый, XPS 200
Вариация:
цельносварный, многоходовой поток
Особенности:
вертикальная ориентация для парциального ипарения со стороны пластин и парциальной конденсации со стороны кожуха
Место установки:
Финляндия

 


Подогреватели / экономайзеры

Эффективный способ подогрева продуктов является использование тепла отработанной среды, покидающей процесс. Устройства с этими задачами процессов называются также экономайзерами или Feed/Effluent - теплообменниками.
Кожухо-пластинчатые теплообменники серии XPS так конфигурированны, что возможно большое приближение температур и, следовательно, высокая энергетическая эффективность. Это достигается за счет большой термической длины путем многоходового направления потока. Если объем потоков с обоих сторон примерно одной величины, то аппараты выполняются с равным числом ходов с обеих сторон. Возможны пересекающиеся программы температур, что значит, нагрев холодной среды до температуры выше температуры на выходе горячей стороны.

Пример:
экономайзер в системе по производству синтетических эластомеров
Тип:
кожухо-пластинчатый, XPS 100
Вариация:
цельносварный, многоходовой с обоих сторон
Особенности:
с внешним обогревом кожуха и сжижением среды при запуске
Место установки:
Германия

 


Подогреватели газов

Подогреватели газов работают, как правило, с горячим паром или жидкими теплоносителями, такими как термальное масло. Жидкие теплоносители приводят к сильно ассиметричным скоростям потока, что значит, скорость потока со стороны газа в несколько раз выше скорости теплоносителя.
Кожухо-пластинчатые теплообменники серии XPS могут быть изготовлены со стороны оболочки с большими штуцерами и могут хорошо справляться со стороны газа с большими объемами потока. При термодинамических расчетах после определения требуемой поверхности теплообменника также падение допустимого давления является определяющим фактором. Для оптимизации между размером аппарата и потерями давления могут быть выбраны пластины с различным рельефом профиля и глубины тиснения.

Пример:
подогреватели переработанного газа в установке для нефтяной десульфурации
Тип:
кожухо-пластинчатый, XPS 50
Вариация:
цельносварный
Особенности:
нагревающий пар со стороны пластин, материал пластин: титан
Место установки:
Голандия

 


Реакторы

В технологических системах теплообменники и реакторы являются отдельными единицами. В зависимости от того, является ли это эндотермической или экзотермической реакцией, продукту перед или после реакции теплота подводится или отводится. В некоторых процессах сочетание теплообменника и реактора в одной системе является выгодным. Это реализуется с помощью расположения нагревающих или охлаждающих поверхностей в реакторе, позволяя тем самым передачу тепла непосредственно с реакцией.
С панельными теплообменниками серии XPT может осуществляться строительство реакторов на гибкой основе. Панели могут быть индивидуально произведены в различных формах и размерах и построены модульные реакторы. При расположении панелей и расчете величины аппарата может быть обеспечено достаточное пространство для дополнительных деталей, поддерживающих химические реакции. Стенка аппарата с нагревательными или охлаждающими поверхностями может быть тоже сформированна в форме панелей.

Пример:
барботажный реактор в окислении метила бензола
Тип:
панельный, XPT
Особенности:
для непосредственного встраивания в емкость
Место установки:
Китай

 


Рекуперация тепла в технологических установках

В технологических установках отдельные этапы производства часто требуют охлаждения продуктов. Добытое тепло, забранное у продуктов, нужно не только отвести, но и отдать другим потребителям в производственной системе для оптимального использования энергии.
Кожухо-пластинчатые теплообменники серии XPS могут передавать тепло от жидких или газообразных продуктов к другим продуктам или отдавать его вспомогательным энергетическим системам. Если уровень энергии достаточно высок, может быть сгенерирован пар низкого давления с отработанного тепла.

Пример:
парогенератор в производстве серной кислоты из отходящего тепла
Тип:
кожухо-пластинчатый, XPS 150
Вариация:
открываемый
Особенности:
материал пластин 1.4591 (Nicrofer 3033) для обеспечения коррозионной стойкости к горячей серной кислоте
Место установки:
Швеция

 


Heat exchangers in utility systems and for heat recovery

 

Наряду со специфическими задачами пластинчатые теплообменники GESMEX применяются во вспомогательных системах и системах обеспечения: в качестве моющих растворов, охладителей смазочных масел, для осушения сжатого воздуха, охлаждения кожуха ...

Пластинчатые теплообменники GESMEX используются для рекуперации тепла из отработанных паров, в канализационных системах, для рекуперации тепла или выработки электроэнергии из отработанных газов ...

ПечатьE-mail

XPS

Кожухо-пластинчатые теплообменники серии XPS хорошо пригодны для применения в жидкостях и газах и для испарительных и конденсационных задач. Цилиндрическая форма с отсутствием уплотнений позволяет достичь рабочего давления от вакуума до 400 бар и температуры от -200 до 500°С.

XPT

Панельные теплообменники серии XPT хорошо применимы в загрязненных средах и для минимальных потерь давления при больших скоростях сред. Цельносварные пластины находят применение в использовании до 60 бар и от -200 до 800°С.