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        降膜管的國產(chǎn)優(yōu)化設(shè)計

        2014-03-13 22:45:29東娟羅耿波霍沛君
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2014年7期
        關(guān)鍵詞:優(yōu)化設(shè)計改進

        東娟 羅耿波 霍沛君

        摘 要:文章就降膜蒸發(fā)器的損壞原因進行了分析,從材質(zhì)、結(jié)構(gòu)上進行了優(yōu)化和改進。

        關(guān)鍵詞:降膜蒸發(fā)器;降膜管;優(yōu)化設(shè)計;改進

        1 前言

        降膜管是生產(chǎn)片堿的重要設(shè)備之一,國外進口的降膜管一般可用三年以上,而我們設(shè)計制造的降膜管一般生產(chǎn)周期為一年左右,最短的四個月,最長的一年八個月,針對這種情況,我們結(jié)合用戶讓我們修理的破損的降膜管,從原理上進行了分析,對材質(zhì)、結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化設(shè)計和改進。

        2 結(jié)構(gòu)原理

        降膜管均由兩層套管組成,外層走熔鹽,內(nèi)層走堿液,兩種液體逆流進行傳熱。堿液從分配器進入每根降膜管后,受到夾套熔鹽的加熱,堿液沸騰,濃縮蒸發(fā)。然后經(jīng)底部匯總管至氣液分離器進行分離。

        3 降膜蒸發(fā)器損壞原因分析

        3.1在降膜管檢查中,我們發(fā)現(xiàn)降膜管底部腐蝕情況比較嚴重,有粉末狀物質(zhì)粘附在降膜管內(nèi)壁,用戶介紹其使用的其它降膜管的泄漏也是發(fā)生在這一位置,所用材料為Ni99.0,相當于國產(chǎn)的N6,我們認為這是鎳在高溫下腐蝕引起的,N6鎳中(Ni+Co)>99.5%,(C)>0.1%,其在325℃-435℃高溫下,碳會在晶粒邊界上析出成石墨狀態(tài),因而使鎳的機械性能變壞、發(fā)脆、韌性下降。當(C)≤0.02%時,不超過碳在鎳中的溶解度,高溫下不會有碳在晶粒邊界上析出。因此,采用N6工業(yè)純鎳作降膜管不是很適宜。

        3.2 膨脹節(jié)腐蝕、破損嚴重,波形失真。

        膨脹節(jié)材質(zhì)為低合金鋼,夾套內(nèi)熔鹽的溫度一般在在450°,低合金鋼425°長期使用的情況下,會有石墨化傾向,導(dǎo)致膨脹節(jié)變脆,失去補償功能,降膜管補償量不夠造成降膜管變形損壞。

        3.3 分配器堿進口堿液的均勻程度對降膜管影響很大,如進液不均勻,易使降膜管內(nèi)液膜太薄或形成干壁區(qū),由于其與非干壁區(qū)溫差很大,在應(yīng)力的作用下易造成降膜管變形損壞。

        3.4 據(jù)用戶介紹,在片堿生產(chǎn)中,有時片堿濃度達不到規(guī)定要求,可以通過提高熔熔鹽溫度來實現(xiàn)。如熔鹽溫度過高,會引起熔鹽的分解,不但使膨脹節(jié)因補償量的增大而變形失效,也使夾套材質(zhì)變形失效。用戶提供的破損的降膜管夾套材質(zhì)為ST37.8/Gr1鋼管,德國的材料牌號,相當于國產(chǎn)的10# 鋼管,使用溫度為450°,基本已達到其允許使用溫度上限(475°),一旦超溫使用,應(yīng)力值嚴重下降,從而引起降膜管的變形損壞。

        3.5 設(shè)備主法蘭為板式活套法蘭,剛性較差,在高溫作用下變形、翹曲,不能保證密封性能。

        4 降膜管的改進

        4.1 對降膜管材質(zhì)進行改進。根據(jù)現(xiàn)行的JB/T4756-2006 標準,300℃以上N6已無強度計算數(shù)據(jù),在高溫下N5更為合適。因此降膜管內(nèi)筒材質(zhì)改為國產(chǎn)低碳鎳N5。

        4.2 對原膨脹節(jié)進行改進。針對原膨脹節(jié)存在的問題.我們對補償量做了適當增加。膨脹節(jié)由上海永鑫波紋管公司提供,膨脹節(jié)5(0.3X5)層10波,位移保證21mm。材質(zhì)由低合金鋼改為補償功能更好的不銹鋼。

        4.3分配器堿進口處增加環(huán)形擋板,以提高堿液的均勻分配程度,減少干壁現(xiàn)象的產(chǎn)生。見圖1。

        圖1

        4.4 在熔鹽進口處增設(shè)錐形擋板,以減少熔鹽對降膜管的影響。如圖2。

        圖2

        4.5 走熔鹽介質(zhì)的夾套材質(zhì)改為不銹鋼,其使用溫度上限為700℃,彈性模量,線脹系數(shù)均較10#鋼管有較大的提高。

        4.6 在夾套管外表沖壓凹槽,每隔90mm旋轉(zhuǎn)90°,槽底與內(nèi)筒管間隙1.5 mm.主要用來防止降膜管夾套堵塞,同時增加熔鹽湍流,提高熱交換能力。

        圖3

        4.7 設(shè)備主法蘭由板式活套法蘭改為帶頸活套法蘭,增加剛性,防止變形,而影響密封性能。

        4.8 在與用戶的交流溝通及降膜蒸發(fā)的成膜原理中我們知道,降膜管垂直度對成膜的均勻有較大影響,如果不垂直,堿液在管內(nèi)會形成偏流,導(dǎo)致膜厚薄不均,甚至出現(xiàn)斷流的現(xiàn)象,從而引起降膜管的變形損壞。因此增加降膜管的技術(shù)要求,對其內(nèi)筒與安裝基面提出垂直度要求。

        5 結(jié)束語

        雖然作設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計,但了解降膜蒸發(fā)器的工藝流程,蒸發(fā)原理,成膜條件,對其優(yōu)化設(shè)計具有重要作用。同時與用戶的交流溝通,對其使用情況的了解,對其優(yōu)化設(shè)計也具有重要作用。

        參考文獻

        [1]李學斌.影響降膜蒸發(fā)器中成膜原因分析[J].氯堿工業(yè),2001,6:18-19.

        [2]GB16749-97.壓力容器波形膨脹節(jié)[S].

        [3]HG20580-98.鋼制化工容器強度計算規(guī)定[S].

        [4]GB150-98.鋼制壓力容器[S].

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