石墨換熱器設備在PVC的應用

近幾年來,電石乙炔法PVC生產中廣泛采用YKA、YKB型圓塊式石墨換熱器,尤其是YKB型石墨換熱器因無中心孔,換熱塊利用率更高,結構更加合理,大有取代GH型列管式石墨換熱器的趨勢。

石墨換熱器廣泛應用于電石乙炔法PVC生產中與HC1氣體或鹽酸相關的工藝過程。主要設備有:氯氫處理工段用氯化氫冷卻器,混合冷凍脫水用一、二級石墨冷卻器,預熱器及合成氣冷卻器,鹽酸冷卻器,乙烯氧氯化法工藝精餾工段中EDC冷卻器等。結構形式有列管式和圓塊式石墨換熱器兩種。

　　1圓塊式石墨換熱器的結構

　　圓塊式石墨換熱器為目前較***、性能較優越的一種石墨換熱器。圓柱體換熱塊采用標準單元塊,具有較高的結構強度,該結構不采用膠黏劑,而采用聚四氟乙烯O型圈密封介質,加裝壓力彈簧作熱脹冷縮的自動補償機構,采用短通道,增加再分配室,以提高紊流效應而提高傳熱效率,因而該換熱器具有結構強度高、耐溫耐壓性能強、抗沖擊性能好、傳熱效率高、使用壽命長并便于檢修等優點,廣泛用作加熱器、冷卻器、冷凝器。

　　技術特性:設計溫度,-20～200℃(可以提高到320℃);設計壓力,常壓～0.6MPa(亦可根據用戶需要設計、制造0.6～2.4MPa的產品);規格,3～400m2。

　　2原材料對圓塊式石墨換熱器性能的影響

　　石墨材料經浸漬劑浸漬、熱處理后,變成不透性石墨材料。不透性石墨具有耐腐蝕性好、熱導率高、使用溫度較高等優點。用于加工圓塊式石墨換熱器換熱零部件的不透性石墨材料因所采用的石墨材料的石墨化程度、顆粒大小及所用浸漬劑的不同,可直接影響整個設備的換熱性能、耐腐蝕性能、使用壽命和***性能。

　　(1)石墨化程度。石墨材料可分為半石墨化材料和石墨化材料兩大類。半石墨化材料熱導率低于石墨化材料,不宜用作換熱零部件。石墨化材料熱導率λ≥100～130W/(m·Ｋ),耐溫差急變性能優于半石墨化材料。石墨化程度高低直接影響設備的換熱效果,國外現已全部采用細顆?；Ｓ檬牧?。我國新頒布的TSGR0001-2004《非金屬壓力容器***技術監察規程》和HG/T2370-2005《石墨制化工技術條件》中石墨制壓力容器推薦使用接近國外標準的A級石墨材料。

　　(2)顆粒大小。構成石墨材料的顆粒度越大,則材料的表觀密度越小,機械強度越低。顆粒間的孔洞越大,鉆孔時可能暴露更多通孔,孔隙率增高。為達到使用要求的致密性,則浸漬劑的用量就會增多,影響浸漬質量和不透性石墨的導熱性能。密度大,則機械強度大。所以選用表觀密度大的石墨材料(如細顆粒A級)進行浸漬熱處理后加工生產的設備質量穩定性和***性高,使用效果***。

　　(3)浸漬劑。浸漬劑用于在石墨材料中填充空隙,選用的浸漬劑不同,會直接影響不透性石墨的耐腐蝕性。浸入量直接影響不透性石墨換熱部件的使用溫度和耐蝕程度。浸漬真空度大,加壓壓力高,可減少浸漬次數,換熱效果亦優于傳統浸漬工藝(3遍浸漬、3遍熱處理)。

　　因浸漬劑(酚醛樹脂、呋喃樹脂等)的耐腐蝕性遠低于石墨材料本身的耐腐蝕性,所以浸入量越多,耐腐蝕性越差,耐溫差急變性能更差,因此一般要求浸入量不能超過10%。如:酚醛樹脂浸漬不透性石墨經180～300℃中溫處理,可以增大浸漬樹脂的穩定性,延長設備的使用壽命,可長期滿足PVC行業對石墨換熱設備的使用要求。