مبادله گرما صفحه: نیروگاه های فشرده صنعت شیمیایی

صنعت شیمیایی، با طیف گسترده ای از فرآیندهای مربوط به گرمایش، خنک سازی، تهویه، تبخیر و بازیابی گرما، نیاز به راه حل های انتقال گرما بسیار کارآمد و سازگار دارد.از جمله تکنولوژی های مختلف مورد استفاده,مبادلات گرما صفحه ای (PHEs)یک طاقچه حیاتی و در حال گسترش را ایجاد کرده اند و به دلیل مزایای منحصر به فرد خود، تبدیل به اسب های کاری ضروری شده اند.

مزیت های اصلی که باعث پذیرفتن فرزند می شوند:

1. کارایی فوق العاده و فشرده سازی:

   • ضریب انتقال گرما بالا:جریان آشفتگی ناشی از صفحات موج دار به طور قابل توجهی انتقال گرما را در مقایسه با طرح های سنتی پوسته و لوله افزایش می دهد.این به این معنی است که به همان وظیفه با یک سطح بسیار کوچکتر.

   • ردپاي کوچولو:طراحی ماژولار و انباشته شده آنها منجر به یک واحد بسیار جمع و جور می شود، که فضای ارزشمندی را در کارخانه های شیمیایی که اغلب شلوغ هستند صرفه جویی می کند.این امر برای نصب و ساز پس از نصب یا فضای محدود بسیار مهم است..

2. انعطاف پذیری عملیاتی و کنترل:

   • درجه حرارت نزدیک:PHEs می تواند تفاوت های دمایی (ΔT) بین جریان های گرم و سرد را تا ۱ تا ۲ درجه سانتیگراد کم کند. این برای به حداکثر رساندن بازیابی گرما (به عنوان مثال،گرم کردن جریان های تغذیه با گرما ضایعات) و بهینه سازی بهره وری انرژی فرآیند.

   • تنظیم آسان ظرفیت:اضافه کردن یا حذف صفحات اجازه می دهد تا مقیاس نسبتا ساده از ظرفیت انتقال گرما را برای مطابقت با نیازهای فرآیند در حال تغییر یا نیازهای توسعه آینده فراهم کند.

   • پیکربندی های چند گذرگاه / جریان:الگوهای انعطاف پذیر گاسکت و طرح های قاب اجازه می دهد تا تنظیمات جریان پیچیده (متعدد گذر در یک یا هر دو طرف) و حتی مدیریت بیش از دو مایع در یک قاب واحد انجام شود.

3. تنوع مواد و مقاومت در برابر خوردگی:

   • صفحات به راحتی در طیف گسترده ای از آلیاژ های مقاوم در برابر خوردگی (به عنوان مثال، 316L، 254 SMO، Hastelloy، تیتانیوم،تانتالوم پوشانده شده) و مواد عجیب و غریب که برای مقاومت در برابر مایعات فرآیند شیمیایی تهاجمی (اسید ها) طراحی شده اند، قلی، حلال).

   • مواد گاسکت (EPDM، NBR، Viton، PTFE) نیز برای سازگاری شیمیایی و مقاومت در برابر دما انتخاب می شوند.

4. کاهش آلودگی و نگهداری آسان تر:

   • آشفتگی زیاد:طراحی به طور ذاتی تمایلات آلودگی را با به حداقل رساندن مناطق ایستاده کاهش می دهد.

   • دسترسی:امکان باز کردن قاب و دسترسیهمهسطوح انتقال گرما اجازه می دهد تا بازرسی بصری کامل، تمیز کردن (دستی، شیمیایی، یا CIP - تمیز کردن در محل) ، و جایگزینی صفحات یا گاسکت های فردی.زمان توقف به طور قابل توجهی در مقایسه با تمیز کردن مبادلات پوسته و لوله کاهش می یابد.

کاربردهای کلیدی در فرآیندهای شیمیایی:

1. گرمایش و خنک سازی جریان های فرآیند:رایج ترین کاربرد، واکنش دهنده های گرمایش یا محصولات خنک کننده/خلیکهای واکنش (به عنوان مثال، خنک کردن یک جریان پلیمری پس از پلیمریزاسیون).

2. بازیافت گرمابرای حفظ انرژی بسیار مهم است. PHEs به طور کارآمد گرما را از جریان های فاضلاب داغ (به عنوان مثال، خروجی راکتور، کف ستون تقطیر) برای گرم کردن مواد خنک وارد (به عنوان مثال، تغذیه ستون،تغذیه راکتور)، مصرف انرژی اولیه را به طور قابل توجهی کاهش می دهد.

3. چگالي:استفاده می شود برای بخار های تهویه (به عنوان مثال بخار های بالا از ستون های تقطیر، بخار های حلال) که اندازه فشرده و کارایی بالا سودمند است.طراحی دقیق برای توزیع بخار لازم است.

4. تبخیر:استفاده می شود در تبخیرکننده های تک یا چند اثر برای غلظت محلول (به عنوان مثال، سودا، آبمیوه، جریان های زباله).

5. وظایف در عملیات های واحد خاص:

   • تقطیر:پیش گرم کردن دیگ بخار، تهویه کننده فوقانی (برای بخار مناسب) ، خنک کننده های بین المللی.

   • سیستم های راکتور:کنترل دقیق دمای مواد تغذیه و مایع خنک کننده برای راکتورها.

   • کریستالیزه شدن:آب آشامیدنی های کریستالیزه کننده

   • بازیافت محلول:تثبیت محلول های بازیابی شده.

   • سیستم های کاربردی:مایعات انتقال گرما برای گرمایش و خنک سازی (به عنوان مثال، روغن حرارتی) ، گرمایش آب تغذیه دیگ.

ملاحظات مهم برای استفاده از مواد شیمیایی:

1. ویژگی های مایع:

   • پاکسازی:در حالی که مقاوم به آلودگی، PHEs به طور کلینهمناسب برای مایعات بسیار کثیف، خمیر یا مایعات حاوی مواد جامد بزرگ یا الیاف که می توانند کانال های باریک صفحه را مسدود کنند.

   • ويسکوزيت:مناسب برای مایعات با واسکوزیته پایین تا متوسط. واسکوزیته بالا به طور قابل توجهی انتقال گرما را کاهش می دهد و کاهش فشار را افزایش می دهد.

   • فشار و دمای:اگرچه طرح ها در حال بهبود هستند، PHEs معمولا دارای فشار و درجه حرارت حداکثر پایین تر (به عنوان مثال، ~ 25-30 بار، ~ 200 ° C بسته به گازکت / مواد) در مقایسه با واحدهای قوی پوسته و لوله است.مبادلات صفحه ی بریز شده (BPHEs) محدودیت های بالاتری را ارائه می دهند اما قابلیت نگهداری ندارند.

   • سازگاری:اطمینان مطلق از سازگاری مواد (پلاک ها و گاسکت ها) با مایعات فرآیند شیمیایی در شرایط عملی بسیار مهم است.

2. یکپارچگی گاسکت:گاسکت ها نقاط مهم مهر و موم هستند. انتخاب مقاومت شیمیایی، درجه حرارت و فشار حیاتی است. سیستم های تشخیص نشت اغلب برای مایعات خطرناک استفاده می شود.تعویض گاسکت هزینه های نگهداری معمول است.

آینده مواد شیمیایی:

تکنولوژی PHE همچنان در حال تکامل است. شکاف های گسترده تر برای مایعات چسبناک تر یا کمی کثیف، طراحی فشار بالا بهبود یافته، مواد پیشرفته گاسکت،و ساختارهای کاملاً جوش داده شده یا نیمه جوش داده شده (از بین بردن گاسکت ها برای وظایف شدید) کاربرد آنها را گسترش می دهندمزایای ذاتی آنها در بهره وری، فشرده سازی و قابل تمیز کردن کاملاً با تلاش بی وقفه صنعت شیمی در جهتپایداری، بهره وری انرژی و انعطاف پذیری عملیاتی.

نتیجه گیری:

مبادلات گرما صفحه ای خیلی بیشتر از یک جایگزین جمع و جور در صنعت شیمیایی هستند. کارایی انتقال گرما برتر، مدولاریت، قابلیت استفاده از مواد،و آسايش نگهداری آنها را انتخاب مورد نظر برای طیف گسترده ای از گرمایش، خنک سازی، تهویه و بازیابی گرما. با امکان صرفه جویی قابل توجهی در انرژی، کاهش نیاز به فضای و تسهیل نگهداری آسان تر،PHEs اجزای اساسی رانندگی کارآمد هستند، فرآیندهای تولید شیمیایی مقرون به صرفه و پایدار. نقش آنها با افزایش تکنولوژی محدودیت های عملیاتی خود را افزایش می دهد.