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钛螺旋板式换热器在环氧装置中的应用

1、前言

环氧氯丙烷装置的废水含杂质颗粒较多，主要杂质成分为Ca（OH）2和CaCl2，极易结垢。废水温度大约在85℃，属于低品位热能，不易回收利用。但是如果不加回收处理，一方面会造成能源的浪费；另一方面，由于废水的温度较高，排放到水厂还会破坏污水处理系统微生物的生态环境。因此，在环氧氯丙烷装置环化系统节能改造中考虑在皂化塔之前增加换热器，进入皂化塔的二氯丙醇(DCH)水溶液在换热器中吸收废水的余热。DCH水溶液的主要成分浓度分别为:DCH4；2%，HCl；2%，腐蚀性很强。计划将废水温度从85℃降低到72℃左右，将DCH水溶液的温度从40℃升高到55℃。 2、选型

对于本次改造来说，换热器选型要面对的主要问题有四个:首先是废水侧工质易结垢；其次由于是设备改造，可利用的空间较小；第三个问题是热源的品质较低；第四个问题是DCH水溶液腐蚀性很强，要注意防止腐蚀、泄漏。这就要求换热器要有较好的防结垢的能力和较高的传热效率，并且结构要紧凑，单位体积的换热面积要大，密封可靠。常用的换热器形式有管壳式、板式和螺旋板式。

管壳式换热器的经济性最差，密封最可靠但是抗污垢性能一般，在可靠性上不能满足设计的要求；板式换热器的经济性最好，但是密封不够可靠并且抗污垢性能一般；螺旋板式换热器抗污垢能力最强，密封可靠，同时也具有较好的传热效率和较高的单位体积传热面积，因而具有最高的可靠性和较好的经济性。

3、酸洗工艺

尽管设计中考虑了工质易于结垢的特性选用了螺旋板式换热器，但由于工质的强结垢特性以及流动的不均匀性等影响，设备运行一段时间以后必须要进行清洗、除垢。螺旋板的清洗主要有水洗、酸洗和蒸汽冲洗三种方法。由于DCH水溶液中含有1；2%的HCl，能够与主要的结垢成分Ca（OH）2反应，生成易溶于水的CaCl2，并且不影响下一步DCH水溶液进入皂化塔中的反应，因此，本设计采用DCH水溶液到换热器废水侧进行酸洗。 

实际改造中配备了Ａ、Ｂ两台钛螺旋板式换热器，一台运行，一台备用。当Ａ换热器运行一段时间传热效果明显下降时，系统切换到Ｂ，同时引DCH水溶液到Ａ换热器的废水侧进行酸洗，酸洗后的DCH水溶液引入皂化塔。

在DCH管路上专门设计了酸洗用的旁路，通过切换阀门即可实现酸洗，工艺简便易行。通常运行一周酸洗30min即可达到满意的效果。由于没有额外的酸溶液的消耗，酸洗的成本几乎为零。

4、结论

对于强腐蚀性、易结垢、低品位热流体工质的换热器设计，罕见先例。本次改造的成功，为恶劣工况下工作的螺旋板式换热器的设计提供了范例，也充分展现了螺旋板式换热器的优越性。本设计中独特的酸洗工艺，也使得采用废水工质的换热器具有了令人满意的操作性，从而保证了换热器的可靠性和经济性。