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二氧化碳提纯塔底重沸器选型研究
台宁宁* 崔 隽 中海油石化工程有限公司 青岛 266100
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2. 3 浸没式板壳重沸器
板壳式换热器属于全焊接板式换热器的一种,是将板束放置在圆筒式压力容器中。板壳式换热器内流体容易达到湍流状态,且没有流动旁路,传热系数高,相同热负荷下换热面积小;且具有传热温差小、结构紧凑、占地面积小等优点[4]。热侧流体走板束侧,冷侧流体走壳侧。板壳式重沸器示意图见图4,传热计算结果见表4,选型结构参数见表5。
表4 板壳式重沸器传热计算结果
项目 | 单位 | 数据 |
有效温差 | ℃ | 21 |
总传热系数 | W/m2 ·K | 792 |
实际换热面积 | ㎡ | 35 |
换热面积余量 | % | 60 |
板束侧压降 | kPa | 35 |
表5 板壳式重沸器结构参数
项目 | 单位 | 板侧 | 壳侧 |
设计温度 | ℃ | -20~60 | - |
设计压力 | MPa(G) | 3.2 | - |
流程数 | 1 | 1 | |
设备尺寸(板束) | mm | DN550,L480 | |
板片数量 | 片 | 136 | - |
板片材料 | 316L | - |
由上述计算结果分析:传热计算选择的板壳式重沸器满足传热要求,板束侧压降合理。设备尺寸较小,板束直径为550 mm,长度为480 mm。可以在提纯塔上开DN600 安装孔,兼做人孔,通过安装孔安装和拆卸重沸器,检修方便。
3 三种型式重沸器对比
三种型式重沸器对比见表6。
表6 三种型式重沸器对比
型式 | 优点 | 缺点 | 适用范围 |
盘管式重沸器 | 结构简单,投资低。 | 压降大,换热管 规格受提纯塔塔径的限制,安装后不能拆除检修。 | 适用于管内介质流量较低,换热量又较小的情况。 |
管束式重沸器 | 结构简单,投资低,可以通过法兰接口拆开后检修更换。 | 传热系数较低, 需要的换热管长度较长。 | 适用于管内介质流量较高,换热量又较小的情况。 |
板壳式 重沸器
| 传热系数高,结构紧凑,可以通过人孔安装和拆除检修。 | 投资相对较高。 | 适用范围宽,几乎不受流量和换热量的限制。
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4 结语
二氧化碳回收利用装置提纯塔重沸器一般采用浸没式换热结构。盘管式重沸器管内流速高,压降大,换热管规格受提纯塔塔径的限制,仅适用于管内介质流量较低,换热量又较小的情况。管束式重沸器降低了管内流速,同时也降低了管内传热系数,导致需要的换热面积增多,换热管长度增加。板壳式结构具有较高的传热系数,结构紧凑,可以通过人孔安装和拆除检修。
根据不同处理量、不同结构型式,三种重沸器型式均可使用。本文例举项目采用板壳式结构型式。
参考文献
1 徐京磐,张金森 . 二氧化碳资源循环利用[J]. 小氮肥设计技术,2005(1):6-10.
2 GB 1886.228-2016,食品安全国家标准 食品添加剂 二氧化碳[S].
3 GB/T 6052-2011,工业液体二氧化碳[S] .
4 中国石油和石化工程研究会 . 炼油设备工程师手册(第二版)[M]. 北京 :中国石化出版社,2009 :248-253.
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