摘要： 板翹式換熱器在碳四抽提裝置脫重單元塔頂應(yīng)用后，實踐證明具有傳熱效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、經(jīng)濟性好、安全可靠性高等優(yōu)點， 建議在化工裝置上推廣應(yīng)用。
　　關(guān)鍵詞： 板翹式換熱器 化工裝置 節(jié)水量
　?。?nbsp;板翹式換熱器特征
　　換熱器是石油化工和煉油等生產(chǎn)中最重要的設(shè)備之一。板翹式換熱器兼顧了管殼式換熱器和板式換熱器的優(yōu)點， 主要有：
　?。?、傳熱效率高。由于板翹式換熱器的特殊結(jié)構(gòu)， 使流體在通道中形成強烈的湍流， 使傳熱邊界層不斷被破壞， 從而有效的降低了熱阻提高了傳熱效率。
　?。?、結(jié)構(gòu)緊湊。單位體積的傳熱面積， 通常比列管式換熱器大五倍以上。如列管式換熱器一般為 １６０ｍ２／ｍ３ 左右， 而板翹式換熱器一般都達到 １５００ ｍ２／ｍ３。
　?。?、經(jīng)濟性好。由于結(jié)構(gòu)緊湊、體積小， 故安裝成本大為降低。
　?。洹踩煽啃愿?。板翹式換熱器采用全焊結(jié)構(gòu)杜絕了泄漏，可靠性高。
　　ｅ、板翹式換熱器因流道狹小， 容易引起堵塞。應(yīng)選用在介質(zhì)比較清潔或容易進行在線化學(xué)清洗的工位。
　　傳統(tǒng)板翹式換熱器材料主要是鋁合金， 由于鋁的耐腐蝕性能差、強度低、不耐高溫， 鋁制板翅式換熱器所能承受的最高壓力僅為 ９ＭＰａ， 承受最高溫度 ３００℃。在石油化工領(lǐng)域的應(yīng)用受到限制， 主要用在一些急冷或低溫工況下。進一步提高板翅式換熱器使用壓力、使用溫度和耐腐蝕性能，較好的辦法是開發(fā)不銹鋼板翅式換熱器。根據(jù)國外文獻報道，現(xiàn)在釬焊工藝生產(chǎn)的不銹鋼板翅式換熱器產(chǎn)品的耐熱極限已達到 ８５０℃， 耐壓最高達 １４．０ＭＰａ。隨著先進的真空釬焊技術(shù)發(fā)展， 為不銹鋼板翹式換熱器的開發(fā)、應(yīng)用創(chuàng)造了條件， 本項目就是在傳統(tǒng)板翹式換熱器研究理論和應(yīng)用成果的基礎(chǔ)上， 開發(fā)不銹鋼板翹式換熱器， 并在蘭州石化公司橡膠廠進行工業(yè)應(yīng)用。
    ２ 應(yīng)用情況
    ２．１ 確定應(yīng)用工位
    板翅式換熱器應(yīng)用工位的確定應(yīng)堅持兩個原則，一是介質(zhì)要相對清潔或所含雜質(zhì)為機械雜質(zhì)，管道前加過濾器就可以除去，或介質(zhì)可以進行化學(xué)清洗；二是能夠體現(xiàn)板翅式換熱器的優(yōu)點．基于以上兩項原則，我們在對橡膠廠各生產(chǎn)裝置進行充分分析的基礎(chǔ)上，選定抽提裝置脫重單元塔頂冷凝器為應(yīng)用工位。
    ９６ 年 ３．５×１０４ｔ 改造時如果采用管殼式換熱器， 據(jù)當(dāng)時初步設(shè)計，需要兩臺設(shè)備規(guī)格為￠１４００×６０００，單臺設(shè)備重量在 ４０ｔ 的換熱器，設(shè)備安裝平臺需要重新加固，兩臺設(shè)備的總值將達到 １００萬元。故采用板式換熱器，但由于板式換熱器大型化會進一步降低設(shè)備的安全可靠性，且檢修時板片很難緊固。故在 ３．５×１０４ｔ 改造時上了五臺板式換熱器并聯(lián)使用， 占據(jù)了大量的安裝空間， 增加了安裝費用， 且物相介質(zhì)流動是靠內(nèi)部推動力， 這種并聯(lián)使用，因各部阻力的差別， 使介質(zhì)在設(shè)備內(nèi)部分布不均勻， 從而影響設(shè)備的整體換熱效率。板式換熱器在使用中的不可靠性在 ２００６ 年的大檢修后的開車中， 在該裝置表現(xiàn)的更為突出， 脫重六臺板式換熱器在開車后不到一周時間， 有三臺設(shè)備的板片密封墊刺開泄漏， 而且反復(fù)多次。所以從上面的介紹可以知道在該工位上進行板翅式換熱器的應(yīng)用， 能夠比較好的對比出板翅式換熱器高效、可靠和設(shè)備較高的性價比。
    ２．２ 確定設(shè)備的結(jié)構(gòu)
    ２．２．１ 板翹式換熱器的基本結(jié)構(gòu)
    板翅式換熱器是由翅片、隔板、封條組成， 是在金屬平板（ 隔板） 上放一翅片， 然后再在其上放一金屬平板， 兩邊以封條密封而組成一個通道。對每個通道進行不同方式的疊置和排列， 釬焊成整體， 就可得到板翅式換熱器的板束。為使流體分布更加均勻， 在流道的兩端設(shè)置導(dǎo)流片， 并在板束兩端配置適當(dāng)流體出入口封頭和接管， 組成完整的板翅式換熱器。
    ２．２．２ 確定設(shè)備結(jié)構(gòu)
    根據(jù)確定的工位，設(shè)備的介質(zhì)是兩相流，物相通過冷凝發(fā)生相變，故采用逆流換熱。
    ２．３ 確定工藝參數(shù)
    板翅式換熱器應(yīng)用工位確定后，設(shè)備出入口的基本工藝參數(shù)，如相應(yīng)溫度壓力下的比熱、導(dǎo)熱系數(shù)、焓、密度、黏度等，通過化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊得到．由于本次設(shè)計的板翅式換熱器所選工藝點，設(shè)備出入口物性變化較小，按照設(shè)備出入口的物性數(shù)據(jù)進行設(shè)計計算，能夠滿足設(shè)備的換熱要求，故不再進行相應(yīng)的物性計算．
    ２．４ 板翅式換熱器設(shè)計計算
    ２．４．１ 翹片選擇
     根據(jù)設(shè)備使用的工況條件， 選平直形翹片， 翹片基本尺寸見表 １ ：
                                
    ３ 板翅式換熱器的應(yīng)用效果評價
    ３．１ 應(yīng)用情況分析
    板翅式換熱器投用前，應(yīng)用工位使用六臺板式換熱器，投用后效果明顯，先后切出兩臺板式換熱器．目前由于受原料的影響，該裝置負荷降到 ７．５ｔ／ｈ， 現(xiàn)僅有兩臺板式換熱器和板翅式換熱器一起使用，現(xiàn)在的這個負荷量相當(dāng)于 ３．５×１０４ｔ／ｙ 的負荷，前面我們介紹過，在這個負荷下至少需要四臺板式換熱器。板式換熱器物相僅發(fā)生了相變，出入口溫度變化很小，而板翅式換熱器出入口溫差平均在 ５℃左右， 物料有過冷情況， 說明設(shè)備的換熱能力還有富裕。從前后考察對比的各二十天水耗量情況來看，板翅式換熱器投用前二十天共消耗水量為 ３６９２７５ｔ， 投用后 ２０ｄ 消耗水量為３４７３４８ｔ，前后相比共節(jié)水 ２１９２７ｔ（２０ｄ）。這個量是以整個抽提裝置計量的，在這 ４０ｄ 中，抽提裝置的負荷，工藝操作情況總體上保持穩(wěn)定，所以這個節(jié)約量能夠反應(yīng)板翅式換熱器的節(jié)能效果，考慮到這個節(jié)水量是從整個抽提裝置兩個時間段的耗水總量中對比出來的 ，我們對這個量進行了修正，７０％的節(jié)水量是板翅式換熱器產(chǎn)生的，其余的節(jié)水量是由其他因素產(chǎn)生。以次計算，使用板翅式換熱器后平均節(jié)水量在 ３２ｔ／ｈ，節(jié)水效果明顯。
    ４ 結(jié)束語
    板翅式換熱器是目前在用的各類換熱類設(shè)備中，換熱效率最高的換熱設(shè)備，隨著真空釬焊技術(shù)的發(fā)展，不銹鋼板翅式換熱器的開發(fā)和應(yīng)用得到了發(fā)展，從而使這類換熱器的應(yīng)用得到了進一步的擴展．就兩蘭目前的各類裝置，也有著良好的應(yīng)用前景，如碳四抽提裝置、８×１０４ｔ／ｙＭＴＢＥ 裝置、乙烯分離裝置、苯乙烯裝置等都有著很好的應(yīng)用前景。由此， 建議在石化系統(tǒng)進行推廣。