Después de la venta del equipo de intercambio de calor del tubo de ácido nítrico

Después de la venta del equipo de intercambio de calor del tubo de ácido nítrico

Después de la venta del equipo de intercambio de calor del tubo de ácido nítrico

I. principios técnicos: implementación eficiente del intercambio de calor entre paredes

El equipo de intercambio de calor del tubo de ácido nítrico se basa en el principio clásico de intercambio de calor de pared intermedia, que separa el medio de ácido nítrico de alta temperatura (o la mezcla que contiene ácido nítrico) del medio de enfriamiento de baja temperatura (como agua de enfriamiento, agua salada congelada) a través de la pared del tubo, y utiliza La diferencia de temperatura para lograr la transferencia de calor. Su proceso de intercambio de calor se divide en tres etapas:

Fase de transferencia de calor: el medio de ácido nítrico de alta temperatura fluye dentro de la columna y transfiere el calor a la pared de la tubería a través de la transferencia de calor por convección. Por ejemplo, en la condensación de gases de escape de la producción de ácido nítrico, los gases de escape de alta temperatura de 150 - 250 ° C fluyen a través del paso del tubo, y el calor se conduce rápidamente a la pared del tubo.

Fase de conducción térmica de la pared del tubo: el calor se conduce al lado de baja temperatura a través de la pared del tubo resistente a la corrosión, como el carburo de silicio (sic), la aleación de titanio o la aleación de hastell. La conductividad térmica del carburo de silicio alcanza 125,6 W / (m · k), el doble que el del grafito, y puede soportar altas temperaturas a 1900 ° C y choques térmicos, convirtiéndose en un material ideal para las condiciones de ácido nítrico concentrado (concentración superior al 68%).

Fase de condensación de enfriamiento: el medio de enfriamiento a baja temperatura fluye en el lado de la cáscara, absorbiendo el calor de la pared del tubo y condensando el vapor de ácido nítrico a alta temperatura en estado líquido. Por ejemplo, en el proceso de concentración de ácido nítrico, cuando el 60% del ácido nítrico se calienta por encima de 120 ° c, el haz de aleación de titanio puede resistir la corrosión a alta temperatura, al tiempo que logra una condensación eficiente.

Ventajas estructurales: el diseño de la columna tiene un gran área de intercambio de calor y un canal de flujo regular, que se puede ajustar a diferentes cantidades de procesamiento ajustando el número, la longitud y el diseño del lado de la cáscara de la columna. El deflector en forma de arco se instala verticalmente en el cuerpo de la cáscara a una distancia fija, obligando al flujo de líquido en el lado de la cáscara a fluir en forma de "z", aumentando la intensidad turbulenta en un 40% y el coeficiente de transferencia de calor en un 20% - 30%. El deflector de flujo espiral guía al líquido a formar un flujo espiral, reduciendo la caída de presión en el lado de la cáscara en un 25% y mejorando la eficiencia de intercambio de calor en un 18%.

II. materiales básicos: arte de equilibrio entre resistencia a la corrosión y alta eficiencia

La fuerte oxidación y corrosividad del ácido nítrico plantean requisitos estrictos para la selección de materiales, y los materiales de los componentes básicos deben tener en cuenta la resistencia a la corrosión y la conductividad térmica:

Carburo de silicio (sic): adecuado para condiciones de trabajo de ácido nítrico concentrado (> 68%), resistencia a altas temperaturas, ácido fuerte y álcali fuerte, tasa de corrosión anual inferior a 0005 mm, vida útil 3 - 5 veces mayor que la de los equipos metálicos. Por ejemplo, en los parques químicos costeros, los tubos de carburo de silicio han estado funcionando durante cinco años consecutivos sin fugas de corrosión.

Aleación de titanio: excelente resistencia a la corrosión por ácido nítrico concentrado, alta resistencia, adecuada para condiciones de trabajo de media y alta temperatura (≤ 85 ℃), pero de alto costo. En la condensación de gases de escape de la producción de ácido nítrico, el refrigerante de aleación de titanio mejora la eficiencia de condensación en un 40%, la producción de vapor en un 15% y la concentración de emisiones de no se reduce por debajo de 50 mg / mwh.

Aleación de harbin: como la aleación de Harbin C - 276 (incluyendo 16% mo, 15% cr), resistente al ácido nítrico y ácido sulfúrico mixto, adecuada para condiciones corrosivas. En el tratamiento de aguas residuales de combustible nitroso, el intercambiador de calor de aleación de Harbin ahorra 1,5 millones de yuanes en costos de vapor al año, y la descarga de COD de aguas residuales se reduce a 300 mg / L.

Acero inoxidable 316l: adecuado para concentraciones medias y bajas de ácido nítrico (20% - 60%), pero es necesario controlar la temperatura del medio ≤ 80 ℃ para evitar la corrosión intergranular. En el tratamiento de los gases residuales de lavado ácido metálico, el acero inoxidable del refrigerante 316L hace que la tasa de recuperación de vapor de ácido nítrico alcance más del 85%.

3. escenario de aplicación: cubrir las necesidades de proceso de toda la cadena de la industria del ácido nítrico

El escenario de aplicación del equipo de intercambio de calor del tubo de ácido nítrico gira en torno a toda la cadena industrial de "producción, procesamiento y reciclaje" del ácido nítrico, que se puede dividir en tres categorías principales:

Enlace de producción de ácido nítrico:

Condensación de gases de escape: en el proceso de producción de ácido nítrico por oxidación de amoníaco, la mezcla de ácido nítrico de alta temperatura debe convertirse en ácido nítrico líquido a través del proceso de condensación. En este momento, es necesario utilizar un refrigerante de tubo de ácido nítrico, con agua de enfriamiento como medio de enfriamiento, reducir la temperatura de la mezcla de 150 - 200 ° C a 40 - 60 ° c, condensar el vapor de ácido nítrico en ácido nítrico diluido (concentración de alrededor del 40% - 60%), mientras se separa el gas de NOx no reaccionado (que se puede devolver al absorbedor para su posterior tratamiento). En este tipo de condiciones de trabajo, el refrigerante debe soportar la corrosión de la mezcla fuertemente oxidada que contiene no x, generalmente de aleación de Harbin o aleación de titanio.

Proceso de concentración: al calentar el 60% de ácido nítrico a más de 120 ° c, se debe utilizar un equipo de intercambio de calor resistente a la corrosión a alta temperatura. Los tubos de aleación de titanio son resistentes a la corrosión por ácido nítrico a alta temperatura, el área del equipo se reduce en un 40% y el período de recuperación de la inversión es de solo 2 años. Por ejemplo, una empresa productora de ácido nítrico utiliza un intercambiador de calor de tubo de aleación de titanio para concentrar el ácido nítrico del 60% al 90%, con un coeficiente de transferencia de calor de 12000w / (mcuadrados · k), una mejora de la eficiencia de evaporación del 30% y un ahorro anual de costos de vapor de 2 millones de yuanes.

Enlace de tratamiento de aguas residuales de gases residuales:

Tratamiento de aguas residuales de combustible nitroso: un proyecto de descarga diaria de 300 toneladas de aguas residuales (incluido nitrobenceno 5000mg / l, ácido sulfúrico 8%) utiliza un intercambiador de calor en serie de carburo de silicio + aleación de harbin, ahorrando 1,5 millones de yuanes en costos de vapor al año, y la descarga de COD de aguas residuales se reduce a 300mg / L.

Tratamiento de los gases residuales de lavado ácido metálico: después de la eliminación inicial de polvo, los gases residuales de lavado ácido de acero inoxidable entran en el refrigerante del tubo de columna, con agua salada congelada como medio de enfriamiento (temperatura ≤ 0 ° c), para que el vapor de ácido nítrico se condense en ácido nítrico diluido (concentración de alrededor del 10% - 20%), la tasa de recuperación puede alcanzar más del 85%, y el gas de escape restante se descarga después del tratamiento de adsorción.

Enlace de reciclaje de energía:

Sistema de recuperación de calor de refinerías: en el sistema de recuperación de calor de refinerías, la eficiencia de intercambio de calor del petróleo crudo aumentó en un 25%, ahorrando más de 10000 toneladas de combustible al año.

Gasificación de gnl: en la estación receptora de gnl, se evapora GNL y se recupera la energía fría, ahorrando más de 5 millones de yuanes en costos de combustible al año.

IV. puntos clave de selección: parámetros básicos que coinciden con las necesidades de las condiciones de trabajo

Si la selección es razonable o no afecta directamente la eficiencia operativa y la vida útil de los equipos de intercambio de calor de tubos de ácido nítrico, debemos centrarnos en los siguientes parámetros:

Concentración y temperatura del ácido nítrico:

El ácido nítrico concentrado con una concentración superior al 68% tiene una fuerte oxidación y necesita seleccionar carburo de silicio o aleación de harbin.

El ácido nítrico diluido con una concentración inferior al 20% puede desencadenar fácilmente la fragilidad del hidrógeno, por lo que es necesario seleccionar aleación de titanio o acero inoxidable 316L (es necesario controlar la temperatura).

Flujo y presión del medio:

El caudal medio entre el tubo y el lado de la cáscara debe coincidir para evitar una disminución de la eficiencia de intercambio de calor causada por un caudal demasiado bajo (se recomienda el caudal: el intervalo del tubo es ≥ 1,0 m / S y el intervalo de la cáscara es ≥ 0,5 m / s).

La presión de trabajo del Medio debe aclararse, y el espesor de la pared de la placa de tubería y la carcasa debe calcularse de acuerdo con la presión (siguiendo el estándar gb150 de recipiente a presión) para garantizar el rendimiento a presión del equipo.

Área de intercambio de calor:

Según el cálculo del coeficiente de transferencia de calor y transferencia de calor (valor k), la fórmula es: a = Q / (k△ tₘ de los cuales△ tₘ es la diferencia de temperatura media logarítmica.

El medio de ácido nítrico es fácil de formar productos de corrosión o escala en la pared del tubo, por lo que es necesario reservar un margen de área de intercambio de calor del 10% al 20% para evitar la disminución de la capacidad de intercambio de calor después de una operación a largo plazo.

Diseño del canal de flujo:

Si el medio de ácido nítrico contiene impurezas (como iones metálicos y partículas sólidas), se recomienda organizar el ácido nítrico en el lado del tubo (fácil de limpiar) y el medio de enfriamiento en el lado de la cáscara.

La estructura multipropósito debe evitar cortocircuitos fluidos y asegurarse de que cada tren participe en el intercambio de calor.

Accesorios de seguridad:

Es necesario equipar una válvula de Seguridad (para evitar la sobrepresión), un manómetro (para monitorear la presión de entrada y salida), un termómetro (para monitorear la temperatura del medio) y un medidor de nivel (si hay almacenamiento de líquido después de la condensación).

Para las condiciones de presión negativa, también es necesario establecer una válvula de falla de vacío para garantizar el funcionamiento seguro del equipo.