В частности подвергался критической оценке конденсатор - теплообменный аппарат типа элементный кожухотрубчатый. Были указаны следующие недостатки:
а) большая площадь, занимаемая существующими конденсаторами
б) большое количество конденсаторов;
в) большое количество металла на единицу поверхности;
г) малое время между проведением ремонтных работ.
Также подвергся анализу существующий испаритель. К нему тоже была предъявлена критическая оценка, в частности указывались недостатки:
а) громоздкость;
б) повышенный расход металла на единицу оборудования;
в) малая скорость движения воды;
г) малый коэффициент теплоотдачи от стенок змеевика к воде.
На основании проведенного анализа работы оборудования отделения конденсации хлора цеха N 2 ЗАО "Каустик" и полученных критических оценок было предложено заменить существующий в настоящее время теплообменный аппарат типа элементный кожухотрубчатый на новый - кожухотрубчатый вертикальный.
В настоящее время в отделении конденсации жидкого хлора цеха N2 ЗАО "Каустик" установлено оборудование, позволяющее получать жидкий хлор в соответствии с ГОСТ 6718 и абгазы конденсации.
В технологическую схему отделения входят;
а) ресивер хлора;
б) конденсатор типа элементный кожухотрубчатый;
в) абгазоотделитель;
г) танк жидкого хлора;
д) испаритель змеевиковый;
е) бак для рассола.
Было решено провести усовершенствование данного отделения путем его реконструкции и произвести замену существующего конденсатора на кожухотрубчатый.
Замена элементного конденсатора на кожухотрубчатый позволило бы уменьшить количество конденсаторов, что должно отразиться на занимаемой отделением площади, уменьшить содержание влаги в сконденсировавшемся хлоре, увеличить время между ремонтами и т.д.Также было предложено заменить существующий змеевиковый испаритель на прямоугольный, что также при внедрении его в производство позволило бы улучшить качество получаемого хлора. Усовершенствование оборудования отделения заменой конденсатора на новый является темой для данного дипломного проекта.
Змеевиковый испаритель для испарения части жидкого хлора, полученного в результате конденсации, представляет собой теплообменный аппарат, в котором холодный теплоноситель - жидкий хлор поступает в змеевик, горячий теплоноситель - вода находится внутри емкости.
Были предложены различные авторские предложения и оформлены патенты по улучшениям конструкций испарителя и змеевика для повышения производительности паров, экономии материалов.
Ниже приведена патентная проработка конструкций змеевиковых испарителей за последние 15 лет. Приведено задание на проведение патентных исследований и справка о поиске.
Авторами [22] был предложен теплообменный аппарат, содержащий корпус с коаксиально расположенными трубчатыми змеевиками, чередующимися с цилиндрическими перегородками, отличающимся тем, что, с целью интенсификации теплообмена, каждая из перегородок выполнена составной из частей, соединенных одна с другой с возможностью разъема и образующих герметичные полости, заполненные теплоаккумулирующим веществом. Аппарат по п. 1, отличающийся тем что перегородки выполнены из эластичного материала и имеют контакт со змеевиками с образованием спирального канала для теплоносителя.
Авторами [23] была предложена конструкция теплообменного змеевика, содержащего вертикальные ряды горизонтальных труб, установленных с возможностью взаимного перемещения и снабженных поперечными опорными ребрами имеющими горизонтальные кромки и размещенными в вертикальных плоскостях, отличающегося тем, что, с целью повышения надежности каждой трубе опорные ребра установлены под углом к ее оси, а в смежных рядах ребра наклонены в противоположные стороны.
Авторами [24] был предложен вертикальный теплообменный аппарат, содержащий корпус с размещенными внутри змеевиковыми трубами, навитыми на полый центральный сердечник и подключенными к коллекторам, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности и надежности, над центральным сердечником размещен второй сердечник, одним из торцов прикрепленный к внутренней стенке корпуса, имеющий радиальные отверстия на боковой поверхности и снабженный индивидуальным кожухом с днищем на одном торце присоединенным другим торцом к внутренней стенке корпуса с образованием камеры, в которой размещены дополнительные трубчатые змеевики, навитые на второй сердечник, при этом днище кожуха снабжено патрубком, введенным внутрь центрального сердечника, а на боковой поверхности кожуха выполнены отверстия, расположенные под дополнительными трубчатыми змеевиками.
Авторами [25] был предложен теплообменник, содержащий корпус с размещенными внутри него пучком переплетенных между собой полимерных трубок подключенных к раздающему и собирающему коллекторам и образующих коаксиально установленные полые цилиндры, отличающийся тем, что с целью повышения эксплуатационной надежности, трубки переплетены попарно с организацией в них противоточного движения и установлены с образованием автономных змеевиковых секций в каждом полом цилиндре.
Теплообменник по п.1, отличающийся тем, что трубки в каждой секции расположены с шагом, равным 1,2 - 1,3 их наружного диаметра.
Авторами [26] был предложен испаритель, содержащий цилиндрический корпус с соосно установленным внутри него с образованием кольцевой полости полым вытеснителем с навитыми змеевиком и патрубки для подвода и отвода низкотемпературного агента высокого давления и высокотемпературного агента, один из которых размещен по оси вытеснителя и сообщается с кольцевой полостью, отличающийся тем, что с целью повышения эффективности теплообмена, он снабжен патрубками для подвода и отвода паров низкотемпературного агента низкого давления, расположенными соответственно в нижней и верхней частях вытеснителя, при этом змеевик соединен с патрубками для подвода и отвода высокотемпературного агента, а патрубок для подвода паров низкотемпературного агента высокого давления размещен по оси вытеснителя.
Испаритель по п.1, отличавшийся тем, что вытеснитель выполнен в виде цилиндрической трубы с навалыдованной винтообразной канавкой.
Авторами [27] был спроектирован испаритель, содержащий корпус с патрубками отвода парогазовой смеси и подвода конденсата, расположенным в его верхней части, патрубком подвода горячего теплоносителя, расположенным в его верхней части, плоские вертикально установленные теплообменные элементы с трапецеидальным продольным сечением и заглушенными верхними торцами элементов и патрубком подвода охлаждающего теплоносителя, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности работы путем интенсификации теплообмена, он дополнительно снабжен наклонными перегородками, установленными одна над другой с образованием чередующихся проемов с противоположными боковыми стенками теплообменных элементов и конфузорных каналов между соседними перегородками, верхние поверхности перегородок снабжены пористыми накладками, а шаг между соседними перегородками уменьшается снизу вверх.
ЗАДАНИЕ
на проведение патентных исследований
Наименование темы поиска: Реконструкция отделения
конденсации жидкого хлора ЗАО "Каустик"
Задача патентных исследований: Поиск конструкции теплообменного аппарата
| Краткое содержание работы | Срок исполнения | Отчетный документ |
| Разработка конструкции теплообменного аппарата | с 15.03.2001 по 20.05.2001 | Справка о поиске |
Руководитель дипломного проекта: А.Т. Гильмутдинов
Студент группы МЗ-96-31 М.Н. Исхаков
Эксперт (информатор) патентного отдела Р.В. Ильясова
На основании произведенного анализа работы оборудования отделения конденсации хлора цеха N 2 ЗАО "Каустик" и вынесенной ему оценки, было решено дать задание на проектирование реконструкции отделения в настоящем дипломном проекте.
Было предложено произвести проектирование на замену существующего в настоящее время конденсатора хлора на новый теплообменный аппарат - кожухотрубчатый.
Технологический процесс получения жидкого хлора состоит из следующих стадий:
а) сжижение осушенного хлора в конденсаторах;
б) хранение жидкого хлора;
в) испарение жидкого хлора;
г) налив жидкого хлора в железнодорожные цистерны.
Сжижение осушенного хлора в конденсаторах производится следующим образом: сжатый до 0,3 МПа осушенный хлоргаз из цеха диафрагменного электролиза подается на сжижение в конденсатор поз. 2. Хлоргаз поступает в трубное пространство конденсаторов, а в межтрубное пространство подается рассол-раствор хлористого кальция с температурой минус 28 °С и давлением 0,4 МПа из аммиачно-холодильного цеха. Сконденсировавшийся в трубном пространстве жидкий хлор с абгазами, образовавшимися от неполного сжижения хлора, поступает в абгазоотделитель поз. 3, в котором жидкий хлор отделяется от абгазов конденсации.
Абгазы конденсации, содержащие не менее 65% хлора, подаются из верхней части абгазоотделителя потребителям, а жидкий хлор самотеком сливается в танки поз. 8.
Сжижение ведется таким образом, чтобы содержание водорода в абгазах не превышало 4% объемных. Регулирование содержания водорода в абгазах производится изменением расхода рассола на конденсаторы, т.е. изменением температуры сжижения, а также изменением давления в системе.