Η Απαίτηση Διπλής-Λειτουργίας
Ένας αντιδραστήρας χημικής διεργασίας εναλλάσσεται μεταξύ μιας φάσης θέρμανσης (ενδόθερμη αντίδραση στους 95 βαθμούς) και μιας φάσης ψύξης (ταχεία απόσβεση στους 25 βαθμούς για σταθεροποίηση του προϊόντος). Η μετάβαση μεταξύ των φάσεων πρέπει να γίνει εντός 15 λεπτών για να αποφευχθούν παρενέργειες. Αυτό δεν μπορεί να επιτευχθεί με έναν-εναλλάκτη θερμότητας μίας υπηρεσίας-μόνο με ατμό ή μόνο με νερό ψύξης-. Δύο ξεχωριστοί εναλλάκτες θα συνωστίζονταν στον αντιδραστήρα και θα περιέπλεκαν τον έλεγχο.
Ένας εναλλάκτης θερμότητας PTFE με διπλά κυκλώματα-δύο ανεξάρτητες δέσμες σωλήνων ενσωματωμένες σε ένα ενιαίο πλαίσιο στήριξης-λύνει το πρόβλημα. Ένα κύκλωμα συνδέεται με την παροχή ατμού για θέρμανση. Το άλλο συνδέεται με την παροχή κρύου νερού για ψύξη. Και τα δύο κυκλώματα μοιράζονται την ίδια διεργασία-διαδρομή πλευρικής ροής, καταλαμβάνοντας τον ίδιο όγκο αντιδραστήρα, αλλά είναι υδραυλικά ανεξάρτητα από την πλευρά του βοηθητικού προγράμματος.
Όταν απαιτείται θέρμανση, ο ατμός ρέει μέσω του κυκλώματος Α ενώ το κύκλωμα Β είναι απομονωμένο. Όταν απαιτείται ψύξη, το κρύο νερό ρέει μέσω του κυκλώματος Β ενώ το κύκλωμα Α αποστραγγίζεται και απομονώνεται. Η μετάβαση περιλαμβάνει το κλείσιμο των βαλβίδων στο ένα κύκλωμα και το άνοιγμα βαλβίδων στο άλλο, καθώς και ένα σύντομο καθαρισμό για την αφαίρεση του υπολειπόμενου μέσου θέρμανσης ή ψύξης πριν από την εισαγωγή του αντίθετου μέσου.
Η διάταξη σχεδίασης διπλού-κυκλώματος
Τα δύο κυκλώματα παρεμβάλλονται μέσα στη δέσμη σωλήνων: σωλήνες από το κύκλωμα Α και το κύκλωμα Β εναλλάσσονται σε κάθε σειρά. Αυτή η διεμπλοκή διάταξη διασφαλίζει ότι η μεταφορά θερμότητας είναι ομοιόμορφη κατά μήκος της διατομής-της δέσμης ανεξάρτητα από το ποιο κύκλωμα είναι ενεργό. Εάν οι σωλήνες του κυκλώματος Α ήταν συγκεντρωμένοι στη μία πλευρά και το κύκλωμα Β στην άλλη, το ρευστό διεργασίας θα παρουσίαζε ανομοιόμορφη θερμοκρασία κατά τη λειτουργία ενός-κυκλώματος.
Κάθε κύκλωμα έχει τις δικές του κεφαλές εισόδου και εξόδου, παγίδα ατμού (για το κύκλωμα θέρμανσης) και αποστράγγιση συμπυκνώματος. Οι κεφαλίδες είναι έγχρωμες-και φέρουν ετικέτα για ξεκάθαρη αναγνώριση κατά την εγκατάσταση και τη συντήρηση. Τα κυκλώματα υπόκεινται σε έλεγχο πίεσης- ανεξάρτητα πριν από την παράδοση.
Τα υλικά του σωλήνα είναι πανομοιότυπα-και τα δύο κυκλώματα χρησιμοποιούν τον ίδιο βαθμό PTFE και πάχος τοιχώματος-έτσι ώστε και τα δύο να έχουν την ίδια διάρκεια ζωής και χημική αντοχή. Η μόνη διαφορά είναι οι βοηθητικές συνδέσεις: Οι κεφαλίδες του κυκλώματος Α έχουν μέγεθος για τη ροή ατμού. Οι κεφαλίδες του κυκλώματος Β έχουν μέγεθος για ροή κρύου νερού με υψηλότερο ογκομετρικό ρυθμό.
Πίνακας 1: Προδιαγραφές εναλλάκτη θερμότητας PTFE διπλού κυκλώματος (50 kW Θέρμανση / 40 kW Ψύξη)
| Παράμετρος Προδιαγραφών | Κύκλωμα Α (Θέρμανση) | Κύκλωμα Β (Ψύξη) |
|---|---|---|
| Υγρό σέρβις | Κορεσμένος ατμός, 3 barg | Παγωμένο νερό, παροχή 7 βαθμών |
| Καθήκον θερμότητας σχεδιασμού (kW) | 50 | 40 (ψύξη) |
| Αριθμός σωλήνων | 32 | 32 |
| Σωλήνας OD × τοίχωμα (mm) | 10 × 1.0 | 10 × 1.0 |
| Διάταξη σωλήνα | Εναλλασσόμενο με το κύκλωμα Β | Εναλλασσόμενο με το κύκλωμα Α |
| Υλικό κεφαλίδας | PTFE | PTFE |
| Συνδέσεις κεφαλίδας | DN25 με φλάντζα, με ατμό-βαθμολόγηση | DN32 με φλάντζα, νερό-βαθμολόγηση |
| Τύπος παγίδας ατμού | Πλωτήρας και θερμοστατικός | N/A |
| Διηθητήρας κρύου νερού | N/A | 40 mesh, σώμα PTFE |
| Βαλβίδες αποστράγγισης/εξαερισμού | Σφαιρική βαλβίδα PTFE στην κεφαλή συμπυκνώματος | Σφαιρική βαλβίδα PTFE στο υψηλό σημείο για εξαερισμό |
| Τύπος βαλβίδας ελέγχου | Διαμόρφωση πεπιεσμένου αέρα, υπηρεσία ατμού | Διαμόρφωση πνευματικού, υπηρεσία νερού |
| Εκκαθάριση μετάβασης | Πτώση ατμού πριν από την ψύξη | Φύσημα αέρα πριν από τη θέρμανση |
Η ακολουθία μετάβασης και τα στοιχεία ελέγχου
Η μετάβαση από τη θέρμανση στην ψύξη απαιτεί καθαρισμό του ατμού και του συμπυκνώματος από το Κύκλωμα Α πριν από την εισαγωγή κρύου νερού. Η ακολουθία καθαρισμού, που ελέγχεται από το PLC ή το DCS του αντιδραστήρα, ακολουθεί τα εξής βήματα: κλείστε τη βαλβίδα παροχής ατμού, ανοίξτε τη βαλβίδα αποστράγγισης συμπυκνώματος, αφήστε το κύκλωμα να αποσυμπιεστεί και να αποστραγγιστεί για 60 δευτερόλεπτα, κλείστε τη βαλβίδα αποστράγγισης, ανοίξτε τις βαλβίδες παροχής κρύου νερού και επιστροφής.
Η μετάβαση από την ψύξη στη θέρμανση είναι παρόμοια: κλείστε τις βαλβίδες κρύου νερού, ανοίξτε τη βαλβίδα αποστράγγισης για να αδειάσετε το κύκλωμα, αφήστε την αποστράγγιση για 60 δευτερόλεπτα, κλείστε την αποστράγγιση και ανοίξτε τις βαλβίδες ατμού αργά για να αποφύγετε θερμικό σοκ.
Τα βήματα καθαρισμού εμποδίζουν την είσοδο ατμού στο σύστημα κρύου νερού (που θα μπορούσε να προκαλέσει σφύρα νερού) και αποτρέπουν την είσοδο κρύου νερού στο σύστημα ατμού (που θα μπορούσε να προκαλέσει μόλυνση των συμπυκνωμάτων). Οι βαλβίδες ελέγχου και στα δύο κυκλώματα παρέχουν πρόσθετη προστασία από διασταυρούμενη-μόλυνση κατά τη διαρροή της βαλβίδας.
Ο χώρος και η αποδοτικότητα κόστους
Ο σχεδιασμός διπλού-κυκλώματος καταλαμβάνει περίπου το 60% του όγκου του αντιδραστήρα που θα απαιτούσαν δύο ξεχωριστοί εναλλάκτες. Το κοινό πλαίσιο στήριξης, η κοινή εργασία εγκατάστασης και το ενιαίο σύνολο συνδέσεων διεργασιών μειώνουν το συνολικό κόστος εγκατάστασης κατά περίπου 30-40% σε σύγκριση με την εγκατάσταση δύο ανεξάρτητων εναλλάκτη.
Η διεπόμενη διάταξη σωλήνων παρέχει το πρόσθετο πλεονέκτημα της ομοιόμορφης θερμοκρασίας διεργασίας-στην πλευρική λειτουργία κατά τη λειτουργία ενός-κυκλώματος. Δεν υπάρχουν θερμά ή κρύα σημεία που να αντιστοιχούν στη φυσική θέση ενός κυκλώματος στη δέσμη.
Περίληψη
Ένας εναλλάκτης θερμότητας PTFE με δυνατότητα διπλού-κυκλώματος ενσωματώνει δύο ανεξάρτητες δέσμες σωλήνων σε ένα ενιαίο πλαίσιο με διάταξη παρεμβαλλόμενων σωλήνων, επιτρέποντας τη γρήγορη μετάβαση μεταξύ των λειτουργιών θέρμανσης και ψύξης. Κάθε κύκλωμα συνδέεται με το αντίστοιχο βοηθητικό πρόγραμμα με ανεξάρτητες κεφαλίδες, βαλβίδες και χειριστήρια. Οι αυτοματοποιημένες ακολουθίες εκκαθάρισης διασφαλίζουν την ασφαλή μετάβαση μεταξύ των λειτουργιών χωρίς διασταυρούμενη-μόλυνση των βοηθητικών προγραμμάτων.
Η σχεδίαση διπλού-κυκλώματος εξοικονομεί χώρο στον αντιδραστήρα και μειώνει το κόστος εγκατάστασης σε σύγκριση με χωριστούς εναλλάκτες, ενώ παρέχει ομοιόμορφη πλευρική θερμοκρασία-διεργασίας κατά τη λειτουργία ενός-κυκλώματος.
Η τεχνική υποστήριξη για την προδιαγραφή εναλλάκτη θερμότητας PTFE διπλού{0}}κυκλώματος είναι διαθέσιμη με την υποβολή των καθηκόντων θέρμανσης και ψύξης, των απαιτήσεων θερμοκρασίας διεργασίας, των στόχων χρόνου μετάβασης και των διαθέσιμων προδιαγραφών χρησιμότητας.
