Wymóg podwójnego-trybu
Reaktor do procesu chemicznego na przemian przechodzi fazę ogrzewania (reakcja endotermiczna w temperaturze 95 stopni) i fazę chłodzenia (szybkie schładzanie do 25 stopni w celu stabilizacji produktu). Przejście między fazami musi nastąpić w ciągu 15 minut, aby zapobiec reakcjom ubocznym. Pojedynczy-wymiennik ciepła-tylko na parę lub tylko wodę chłodzącą-nie jest w stanie tego osiągnąć. Dwa oddzielne wymienniki zapełniłyby reaktor i skomplikowałyby sterowanie.
Wymiennik ciepła PTFE z podwójnymi obwodami-dwoma niezależnymi wiązkami rur zintegrowanymi w jednej ramie nośnej-rozwiązuje problem. Jeden obwód łączy się z dopływem pary do ogrzewania. Drugie jest podłączone do źródła wody lodowej w celu chłodzenia. Obydwa obwody mają tę samą ścieżkę przepływu-po stronie procesowej, zajmują tę samą objętość reaktora, ale są niezależne hydraulicznie po stronie sieci.
Gdy wymagane jest ogrzewanie, para przepływa przez obwód A, podczas gdy obwód B jest odizolowany. Gdy wymagane jest chłodzenie, schłodzona woda przepływa przez obieg B, podczas gdy obieg A jest opróżniany i izolowany. Przejście obejmuje zamknięcie zaworów w jednym obwodzie i otwarcie zaworów w drugim, a także krótkie przedmuchanie w celu usunięcia pozostałości czynnika grzewczego lub chłodzącego przed wprowadzeniem czynnika przeciwnego.
Układ projektu podwójnego-obwodu
Obydwa obwody są przeplatane w wiązce rurek: lampy z obwodu A i obwodu B znajdują się naprzemiennie w każdym rzędzie. Ten przeplatany układ zapewnia równomierne przenoszenie ciepła w przekroju poprzecznym wiązki-niezależnie od tego, który obwód jest aktywny. Jeśli rury Obwodu A byłyby skupione po jednej stronie, a Obwód B po drugiej, temperatura płynu procesowego byłaby nierówna podczas pracy w jednym-obwodzie.
Każdy obieg ma własne kolektory wlotowe i wylotowe, odwadniacz (dla obiegu grzewczego) i spust kondensatu. Nagłówki są-oznaczone kolorami lub etykietami w celu jednoznacznej identyfikacji podczas instalacji i konserwacji. Przed dostawą obwody są-niezależnie testowane ciśnieniowo.
Materiały rurek są identyczne,-w obu obwodach zastosowano ten sam gatunek PTFE i grubość ścianek,-dzięki czemu oba mają tę samą trwałość i odporność chemiczną. Jedyną różnicą są przyłącza mediów: Kolektory obwodu A są dobrane pod kątem przepływu pary; Rozgałęźniki obwodu B są dobrane pod kątem przepływu wody lodowej przy większym natężeniu objętości.
Tabela 1: Specyfikacja dwu-obwodowego wymiennika ciepła PTFE (50 kW ogrzewanie / 40 kW chłodzenie)
| Specyfikacja Parametr | Obieg A (ogrzewanie) | Obieg B (chłodzenie) |
|---|---|---|
| Płyn serwisowy | Para nasycona, 3 barg | Woda lodowa, zasilanie 7 stopni |
| Projektowe obciążenie cieplne (kW) | 50 | 40 (chłodzenie) |
| Liczba rurek | 32 | 32 |
| Średnica rury × ściana (mm) | 10 × 1.0 | 10 × 1.0 |
| Układ rur | Na zmianę z obwodem B | Na zmianę z obwodem A |
| Materiał nagłówka | PTFE | PTFE |
| Połączenia nagłówkowe | Kołnierz DN25, do pary- | Kołnierz DN32,-odporność na wodę |
| Typ odwadniacza | Pływakowy i termostatyczny | N/A |
| Sitko do wody lodowej | N/A | Siatka 40, korpus z PTFE |
| Zawory spustowe/odpowietrzające | Zawór kulowy z PTFE na kolektorze kondensatu | Zawór kulowy z PTFE w najwyższym punkcie odpowietrznika |
| Typ zaworu sterującego | Modulowana pneumatyka, obsługa pary | Modulowana pneumatyka, instalacja wodna |
| Oczyszczenie przejściowe | Wydmuch pary przed ochłodzeniem | Przedmuch powietrza przed ogrzewaniem |
Sekwencja przejść i sterowanie
Przejście z ogrzewania do chłodzenia wymaga usunięcia pary i kondensatu z obwodu A przed wprowadzeniem schłodzonej wody. Sekwencja oczyszczania, kontrolowana przez sterownik PLC lub DCS reaktora, składa się z następujących kroków: zamknąć zawór zasilania parą, otworzyć zawór spustowy kondensatu, pozwolić na rozhermetyzowanie i opróżnienie obwodu przez 60 sekund, zamknąć zawór spustowy, otworzyć zawory zasilania i powrotu wody lodowej.
Przejście z chłodzenia do ogrzewania jest podobne: zamknij zawory wody lodowej, otwórz zawór spustowy, aby opróżnić obwód, poczekaj 60 sekund na drenaż, zamknij spust i powoli otwieraj zawory pary, aby zapobiec szokowi termicznemu.
Etapy oczyszczania zapobiegają przedostawaniu się pary do układu wody lodowej (co mogłoby spowodować uderzenie wodne) i przedostawaniu się wody lodowej do układu pary (co mogłoby powodować zanieczyszczenie kondensatu). Zawory zwrotne w obu obwodach zapewniają dodatkową ochronę przed-zanieczyszczeniem krzyżowym podczas nieszczelności zaworów.
Oszczędność przestrzeni i kosztów
Konstrukcja z podwójnym-obwodem zajmuje około 60% objętości reaktora, jakiej wymagałyby dwa oddzielne wymienniki. Wspólna rama nośna, wspólne prace instalacyjne i pojedynczy zestaw przyłączy procesowych zmniejszają całkowity koszt instalacji o około 30-40% w porównaniu z instalacją dwóch niezależnych wymienników.
Układ przeplatanych rur zapewnia dodatkową korzyść w postaci jednolitej temperatury po stronie procesu-podczas pracy w jednym-obwodzie. Nie ma gorących ani zimnych punktów odpowiadających fizycznej lokalizacji jednego obwodu w wiązce.
Streszczenie
Wymiennik ciepła PTFE z możliwością podwójnego-obwodu integruje dwie niezależne wiązki rur w jednej ramie z układem przeplatanych rur, umożliwiając szybkie przejście między trybami ogrzewania i chłodzenia. Każdy obwód łączy się z odpowiednią siecią za pomocą niezależnych złączy, zaworów i elementów sterujących. Zautomatyzowane sekwencje oczyszczania zapewniają bezpieczne przejście między trybami bez-zanieczyszczania mediów.
Konstrukcja z dwoma-obwodami oszczędza miejsce w reaktorze i zmniejsza koszty instalacji w porównaniu z oddzielnymi wymiennikami, zapewniając jednocześnie jednolitą temperaturę po stronie procesowej-podczas pracy w jednym-obwodzie.
Wsparcie inżynieryjne w zakresie specyfikacji dwuobwodowego wymiennika ciepła z PTFE jest dostępne po przedstawieniu wymagań dotyczących ogrzewania i chłodzenia, wymagań dotyczących temperatury procesu, docelowego czasu przejścia i specyfikacji dostępnych mediów.
