合成氨制作過程中石墨換熱器的應用

在合成氨生產過程中，始終伴隨著熱量交流，特別對化肥企業來說夏日氣溫上升，壓縮機出工不出力現象普遍存在。

    夏日氣溫上升，半水煤氣脫硫后進人清洗塔清洗，而清洗塔在烈日暴曬下，溫度高達40—43cc，使半水煤氣在40cc的水飽滿蒸汽壓為880mmH 0 (8．63kPa)，半水煤氣在2 600mmH 0(25．50kPa)(G)出清洗塔進人壓縮機一段，一般由清洗塔到壓縮機一段的半水煤氣總管長100m，流速為8 10m／s，溫度抵達壓縮機前可到達44cc，因此壓縮機在夏日存在“精疲力竭”的現象。

   在夏日水溫高，壓縮機“精疲力竭”、傳熱效果差、能耗高是限制合成氨生產的主要問題，對化肥企業來說，夏日是銷售旺季，需要生產設備滿負荷運轉。針對以上問題我們經過了反復的研究，決議選用新式列管式石墨換熱器，用在壓縮機一段前，取得了良好的經濟效益。

    1 新式石墨換熱器設備

    (1)不透性石墨資料

    不透性石墨是一種由人造石墨及合成樹脂經過浸漬、壓制、澆鑄等方法制得新式的結構資料，它和其它一切非金屬耐腐蝕資料的區別在于，除了具有高度的化學安穩功能，還具有極高的導熱功能且不污染介質，不易結垢，因此大大的擴展了其使用規模。

    在化學安穩性方面，不透性石墨除了強氧化性酸及堿外，對大部分化學介質都是耐腐蝕的，特別含氯離子的介質。在導熱性方面，浸漬石墨的導熱系數為

100～l10W／m·K，其導熱系數和銅、鋁相仿，是一般碳鋼2．5倍以上，一般將其制作熱交流器便是依據這一特色。

    在熱安穩方面，酚醛浸漬石墨一般能夠承受l70 左右的溫度，其熱膨脹系數很小，大約為0．4～0．45×10 ／K。

    (2)新式熱交流設備

    新式列管式石墨熱交流器兩端為固定管板，管板與換熱管連接使用高彈性耐腐蝕橡膠資料，實施三道彈性密封，設備結構簡單，抗震性好、傳熱功能好，且操作阻力 小，易保護和清理。徹底消除了傳統石墨換熱器結構上因粘結劑與浸漬石墨塊資料線脹系數的顯著差異所引起的應力破壞，消除了溫度效果下石墨換熱管“差異伸 長”和溫度不均布因素導致的破壞效果。即便在溫差較大條件下，運轉仍然安穩可靠。設備悉數選用活性連接，換管便利，換熱面積不削減，防止因堵管造成的整機 報廢狀況。該新式石墨換熱器許用壓力可到達1．0MPa，使用溫度可到達150 cc。

    2 在合成氨中的使用

    為了處理壓縮機“精疲力竭”問題，以前有一些廠家選用以噴淋式和噴射式為主的混合熱交流器，有的直接選用冷凍水進行降溫。前者存在著諸如電耗高、有用氣體 成分丟失、氣水分離等系列問題，而后者出資大、耗能更高。在壓縮機前增設石墨管煤氣冷卻器，考慮到夏日煤氣溫度平均46cC，故而選用溫度較低的一次性地 下水(溫度為l 6 )對煤氣進行冷卻，這樣壓縮機一段人

口溫度在夏日可下降10~C以上，能夠始終保持壓縮機滿負荷運轉。

    (1)使用狀況分析

    依據克拉伯龍方程：PV=MRT可知，下降壓縮機一段進氣溫度，能夠進步壓縮機打氣量。以8×104t／a合成氨核算(出資約50萬元)，其新式石墨換熱器傳熱面積為712mz，按下降l0cc核算，可添加輸氣量為2_3％。

    (2)經濟效益

    在正常狀況下，本來體系日產氨280t，則按氨產值折算，新式石墨冷卻器投產后可添加產值280×2．3％=6．44( )，高溫時節按每年150天核算，則每年因此添加產值6．44×l50=966(fa)。按合成氨價格l 800元／t，噸氨耗煤700×1．3=900元，噸氨其它費用50元，耗水費用約500元／天，則每年添加效益：(1800—900—50)×966一 l50×500=74．61萬元

    經過以上核算能夠看出，合成氨生產設備在壓縮機一段人口選用新式石墨換熱器可有用進步設備運轉負荷，增收節能，不到一年即可回收設備出資。

    總歸，從使用狀況來看。新式石墨換熱器的使用取得了令人滿意成果。我們相信，其使用遠景將會更好。

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