Теплообменные трубчатые аппараты витого типа для химической, газовой и нефтяной промышленности

Теплообменные аппараты являются ключевым элементом в установках для сжижения и разделения газов, и их технологические и конструктивные параметры играют решающую роль в определении энергоемкости и надежности этих процессов. Стоимость теплообменного оборудования составляет не менее 40% от общей стоимости всей установки.

Установки для сжижения и разделения газовых смесей работают в сложных условиях, которые предъявляют особые требования к теплообменным аппаратам:

Большие расходы перерабатываемого газа. Значительные различия в давлениях и плотностях взаимодействующих потоков.
Высокие давления (до 25 МПа) и низкие температуры (до 1-2 К). Взаимодействие нескольких потоков в одном аппарате.
*Значительные изменения температуры взаимодействующих потоков.

Эти условия определяют строгие требования к конструкции теплообменного оборудования:* Прочность аппарата и его элементов при высоких давлениях и низких температурах.
Отсутствие перетечек между потоками и во внешнюю среду. Устойчивость к термическим деформациям.
Высокая коррозионная стойкость и ремонтопригодность. Компактность и эффективность теплообменного процесса.

а —общий вид; б —схема навивки двух смежных слоев; в – разреженная навивка; г —плотная навивка.

 

Рис. 1. Схема витого трубчатого аппарата

Всем этим требованиям отвечает конструкция витых трубчатых теплообменных аппаратов, специально разработанная для установок сжижения и разделения газовых смесей высокого давления. Как показано на рисунке 1, теплообменная поверхность аппарата состоит из последовательно навитых на цилиндрический сердечник слоев труб, разделенных дистанционными проставками. С обоих концов теплообменника трубы коллектируются в трубные решетки, что позволяет организовать несколько потоков по трубному пространству. Потоки высокого давления направляются внутрь труб, а низкого — обтекают в перпендикулярном направлении наружную поверхность труб. Такая схема движения обеспечивает максимальную интенсивность теплопередачи.

Конструкция аппарата также позволяет реализовать процессы кипения и конденсации в трубном и межтрубном пространствах.

Преимущества витого теплообменного аппарата по сравнению с другими конструкциями, такими как пластинчато-ребристые, заключаются в следующем:

Возможность организации процессов с давлением до 40 МПа в широком диапазоне температур (-272-800°С). Малая протяженность сварных швов на единицу площади теплообменной поверхности.
Самокомпенсация термических деформаций за счет конструкции навивки, устойчивость к периодическому изменению температурного режима. Возможность изготовления из различных материалов: коррозионностойких сталей различных марок, меди, алюминия, латуни, мельхиора.

• Возможность изготовления аппаратов особо крупных размеров, ограниченная лишь возможностями подъемных устройств и условиями транспортировки.

Технология изготовления витых аппаратов и их использования в газоперерабатывающих установках была разработана фирмой «Linde» более ста лет назад и успешно применяется по сей день, особенно для сверхкрупных теплообменных аппаратов (до 25000 м2 в одном аппарате). Ведущие мировые производители криогенной техники также выпускают подобные аппараты: Air Products and Chemicals, Air Liquid. Установки, оснащенные витыми аппаратами отечественного и зарубежного производства, успешно эксплуатируются на постсоветском пространстве уже более 50 лет без замены основного теплообменного оборудования.

Теплообменник с витой нержавеющей трубкой для СПГ

Рабочее давление в трубках	- до 250 кгс/см2;
Возможно использовать несколько рабочих сред одновременно
Рабочая температура	от -270 до +500 ºС;
Материал труб:	нержавеющая сталь.

 

Примечание: Теплообменники данного типа применяются для комплектования установок сжижения природного газа (СПГ). Также применяется для ВПК.

В 60-80-х годах XX века методы расчета, конструирования и технология изготовления таких аппаратов были освоены на ряде отечественных предприятий химического машиностроения.

В настоящее время наша компания является одним из немногих российских предприятий, способных выполнять весь комплекс работ по созданию витых теплообменных аппаратов. На основе наших разработок были созданы аппараты и установки для ожижения природного газа, водорода, гелия, редких газов особой частоты (криптон, ксенон). Конструкции аппаратов данного типа применяются в установках получения сверхнизких температур для научно-исследовательских центров, установках разделения изотопов, а также в отдельных аппаратах и комплексах для решения задач энергетики, холодильной техники и химических производств.

Предприятие располагает методиками расчета теплообменных аппаратов, достоверность которых подтверждена многолетней практикой. Наши конструкторские работы аккумулируют опыт более трех десятилетий. Производственные мощности позволяют изготавливать витые теплообменные аппараты с рабочей поверхностью до 3000 м2 и выше, а также осуществлять различные методы контроля качества сварных соединений и герметичности изделий.

Мы сертифицированы в соответствии с ГОСТ Р ИСО 9001-2008 и имеем лицензию Ростехнадзора на изготовление оборудования для АЭС и предприятий топливного цикла. Также имеется Разрешение на применение на выпускаемое оборудование.