Equipamento de troca de calor de tubo de nitrato após a venda

Equipamento de troca de calor de tubo de nitrato após a venda

Equipamento de troca de calor de tubo de nitrato após a venda

I. Princípio técnico: Implementação eficiente da troca de calor entre paredes

O equipamento de troca de calor de tubo de nitrato baseia-se no princípio clássico de troca de calor entre paredes, separando o meio de ácido nitrato de alta temperatura (ou mistura de gás contendo ácido nitrato) do meio de resfriamento de baixa temperatura (como água de resfriamento, água salina congelada), usando a diferença de temperatura para a transferência de calor. O processo de troca de calor é dividido em três fases:

Fase de transferência de calor: o meio de ácido nítrico de alta temperatura flui dentro do tubo, transferindo calor para a parede do tubo através da troca de calor de fluxo convexo. Por exemplo, na condensação de gases de escape de produção de ácido nítrico, os gases de escape de alta temperatura de 150 a 250 ° C fluem através do tubo e o calor é rapidamente transferido para a parede do tubo.

Fase de condução térmica da parede do tubo: o calor é conduzido para o lado de baixa temperatura através de paredes de tubos resistentes à corrosão, como carboneto de silício (SiC), ligas de titânio ou ligas de Hasselt. O fator de condutividade térmica do carboneto de silício chega a 125,6 W / (m · K), o dobro do grafite, e pode suportar altas temperaturas de 1900 ° C e choques térmicos, tornando-se o material ideal para condições de trabalho de ácido nítrico concentrado (concentração > 68%).

Fase de condensação de refrigeração: o meio de refrigeração de baixa temperatura flui no casco, absorvendo o calor da parede do tubo, tornando o vapor de ácido nítrico de alta temperatura condensado em líquido. Por exemplo, no processo de concentração de ácido nítrico, quando o ácido nítrico de 60% é aquecido a mais de 120 ° C, o feixe de liga de titânio pode resistir à corrosão a altas temperaturas, ao mesmo tempo que a condensação é eficiente.

Vantagens estruturais: a área de troca de calor do projeto de coluna é grande e a regulação do canal pode ser adaptada a diferentes volumes de tratamento ajustando o número de colunas, o comprimento e o design da carcaça. A placa de flexão em forma de arco é instalada verticalmente na caixa com uma distância fixa, forçando o fluxo de fluido da caixa em forma de letra "Z", aumentando a força da turbulência em 40%, aumentando o coeficiente de transferência de calor em 20% -30%; A placa de condução em espiral conduz o fluido a formar um fluxo em espiral, diminuindo a pressão do casco em 25% e aumentando a eficiência da troca de calor em 18%.

Materiais básicos: resistência à corrosão e arte do equilíbrio eficiente

A forte oxidação e corrosão do ácido nítrico exigem rigorosos requisitos para a seleção de materiais, e os materiais de componentes principais devem equilibrar a resistência à corrosão e a condutividade térmica:

Carbeto de silício (SiC): aplicável às condições de trabalho de ácido nítrico concentrado (> 68%), resistente a altas temperaturas e fortes ácidos e álcalis, taxa de corrosão anual < 0,005 mm, a vida útil é de 3 a 5 vezes a do equipamento metálico. Por exemplo, em parques químicos costeiros, os tubos de carboneto de silício operaram sem vazamento de corrosão por cinco anos.

Liga de titânio: excelente resistência à corrosão do ácido nítrico concentrado, alta resistência, aplicável a condições de alta e média temperatura (≤85 ℃), mas o custo é alto. Na condensação de gases de escape de produção de ácido nítrico, o condensador de liga de titânio melhora a eficiência de condensação em 40%, aumenta a produção de vapor em 15%, e reduz a concentração de emissões de NOx para abaixo de 50 mg / m³.

Liga Hashtag: como liga Hashtag C-276 (contém 16% Mo, 15% Cr), resistente ao ácido nítrico, ácido sulfúrico misturado, adequado para condições de trabalho corrosivas. No tratamento de águas residuais de nitrocombustível, o trocador de calor de liga Hash economiza 1,5 milhão de yuans em custos de vapor por ano e as emissões de águas residuais reduzem o COD para 300 mg / L.

Aço inoxidável 316L: adequado para baixa e média concentração de ácido nítrico (20% -60%), mas a temperatura do meio deve ser controlada ≤ 80 ° C para evitar a corrosão intercristalina. No tratamento de gases de escape de lavagem de ácidos metálicos, o condensador de aço inoxidável 316L permite uma taxa de recuperação de vapor de ácido nítrico superior a 85%.

Cenário de aplicação: cobrir as necessidades de processo de toda a cadeia industrial de nitrato

O cenário de aplicação do equipamento de troca de calor de tubo de ácido nítrico é desenvolvido em torno de toda a cadeia industrial de "produção - processamento - reciclagem" de ácido nítrico, que pode ser dividida em três categorias principais:

Produção de ácido nítrico:

Condensação do gás de escape: no processo de produção de ácido nítrico por oxidação de amônia, a mistura de gás nítrico de alta temperatura precisa ser convertida em ácido nítrico líquido através do processo de condensação. Neste momento, é necessário usar um condensador de tubo de ácido nítrico, com água de resfriamento como meio de resfriamento, reduzir a temperatura do gás misturado de 150-200 ° C a 40-60 ° C, para que o vapor de ácido nítrico condense em ácido nítrico diluído (concentração de cerca de 40% -60%), ao mesmo tempo que separa o gás NOx não reagido (pode ser refluido para a torre de absorção para tratamento adicional). Nestas condições de trabalho, o condensador deve suportar a corrosão de misturas de gases oxidantes fortes contendo NOx, geralmente usando ligas Hash ou materiais de liga de titânio.

Processo de concentração: quando o ácido nítrico de 60% é aquecido a mais de 120 ° C, é necessário usar equipamentos de troca de calor resistentes à corrosão a altas temperaturas. Os tubos de liga de titânio podem resistir à corrosão do ácido nítrico a altas temperaturas, o equipamento ocupa uma área reduzida de 40%, o período de recuperação do investimento é de apenas 2 anos. Por exemplo, uma empresa de produção de ácido nítrico usa um trocador de calor de liga de titânio para concentrar o ácido nítrico de 60% a 90%, o fator de transferência de calor chega a 12.000 W / (m² · K), a eficiência de evaporação aumenta 30%, economizando custos anuais de vapor de 2 milhões de yuans.

Tratamento de águas residuais:

Tratamento de águas residuais de nitrocombustível: um projeto de 300 toneladas de águas residuais diárias (incluindo 5.000 mg / L de nitrobenzeno e 8% de ácido sulfúrico), usando um trocador de calor em série de carboneto de silício + liga Hash, economizando anualmente 1,5 milhão de yuans em custos de vapor, a emissão de COD de águas residuais caiu para 300 mg / L.

Tratamento do gás de escape de lavagem de ácido metálico: após a remoção inicial de poeira, o gás de escape de ácido de aço inoxidável entra no condensador de tubo, com água salina congelada como meio de resfriamento (temperatura ≤ 0 ℃), para condensar o vapor de ácido nítrico como ácido nítrico diluído (concentração de cerca de 10% -20%), a taxa de recuperação pode atingir mais de 85%, o gás de escape restante após o tratamento de adsorção atinge a emissão padrão.

Recuperação de energia:

Sistema de recuperação de calor da refinaria: no sistema de recuperação de calor da refinaria, a eficiência da troca de calor do petróleo bruto aumentou em 25%, economizando mais de milhares de toneladas de combustível por ano.

Gasificação de GNL: na estação de recepção de GNL, a vaporização de GNL e a reciclagem de energia fria economizam mais de 5 milhões de yuans de custos de combustível por ano.

Pontos essenciais de seleção: parâmetros essenciais para atender às necessidades das condições de trabalho

Se a seleção afeta razoavelmente e diretamente a eficiência operacional e a vida útil do equipamento de troca de calor de tubo de ácido nítrico, deve se concentrar nos seguintes parâmetros:

Concentração de ácido nítrico e temperatura:

A concentração de ácido nítrico concentrado > 68% tem uma forte oxidação, e é necessário escolher carboneto de silício ou liga de Hash.

A concentração de ácido nítrico diluído < 20% é fácil desencadear a fragilidade do hidrogênio, e é necessário escolher uma liga de titânio ou aço inoxidável 316L (temperatura controlada).

Fluxo de mídia e pressão:

O fluxo de mídia do tubo e do casco deve ser combinado para evitar que a velocidade de fluxo excessivamente baixa leve a uma redução da eficiência da troca de calor (velocidade de fluxo recomendada: tubo ≥ 1.0m / s, casco ≥ 0.5m / s).

A pressão de trabalho do meio deve ser clara, a espessura da parede da placa de tubo e da caixa deve ser calculada de acordo com a pressão (de acordo com o padrão GB150 "recipiente de pressão"), para garantir o desempenho de resistência à pressão do equipamento.

Área de troca de calor:

De acordo com o coeficiente de troca de calor e transferência de calor (valor K), a fórmula é: A=Q/(KΔtₘ), onde Δtₘé a diferença de temperatura média logarítmica.

Os meios de ácido nítrico são fáceis de formar produtos corrosivos ou escamas na parede do tubo e precisam reservar 10% -20% da área de troca de calor para evitar a queda da capacidade de troca de calor após a operação a longo prazo.

Desenho do canal:

Se o meio de ácido nítrico contém impurezas (por exemplo, íons metálicos, partículas sólidas), recomenda-se colocar o ácido nítrico no processo (fácil de limpar) e o meio de resfriamento no processo de casca.

As estruturas multicondutoras devem evitar curto-circuitos de fluidos para garantir que cada tubo participe da troca de calor.

Acessórios de segurança:

É necessária uma válvula de segurança (para evitar a sobrepressão), um medidor de pressão (para monitorar a pressão de entrada e saída), um termômetro (para monitorar a temperatura do meio) e um medidor de nível (se houver armazenamento de líquido após a condensação).

Para condições de pressão negativa, a válvula de destruição a vácuo também deve ser configurada para garantir que o equipamento funcione com segurança.