RU2350876C2 - Аппарат для обработки обладающих высокой коррозионной активностью веществ - Google Patents
Аппарат для обработки обладающих высокой коррозионной активностью веществ Download PDFInfo
- Publication number
- RU2350876C2 RU2350876C2 RU2006136086/06A RU2006136086A RU2350876C2 RU 2350876 C2 RU2350876 C2 RU 2350876C2 RU 2006136086/06 A RU2006136086/06 A RU 2006136086/06A RU 2006136086 A RU2006136086 A RU 2006136086A RU 2350876 C2 RU2350876 C2 RU 2350876C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- titanium
- zirconium
- tube
- alloy
- heat exchanger
- Prior art date
Links
- 239000003518 caustics Substances 0.000 title claims 2
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 36
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 35
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 34
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 34
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 34
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 24
- 229910001093 Zr alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims abstract description 6
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 22
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 claims description 12
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 8
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims description 7
- BVCZEBOGSOYJJT-UHFFFAOYSA-N ammonium carbamate Chemical group [NH4+].NC([O-])=O BVCZEBOGSOYJJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 7
- KXDHJXZQYSOELW-UHFFFAOYSA-N carbonic acid monoamide Natural products NC(O)=O KXDHJXZQYSOELW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 5
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 claims description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010962 carbon steel Substances 0.000 claims description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 abstract description 21
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 abstract description 19
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 17
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 abstract description 17
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 14
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 10
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 5
- 230000007774 longterm Effects 0.000 abstract description 2
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 11
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 4
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 4
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 2
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 2
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 2
- KXDHJXZQYSOELW-UHFFFAOYSA-M Carbamate Chemical compound NC([O-])=O KXDHJXZQYSOELW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000009931 harmful effect Effects 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 description 1
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F19/00—Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers
- F28F19/02—Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers by using coatings, e.g. vitreous or enamel coatings
- F28F19/06—Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers by using coatings, e.g. vitreous or enamel coatings of metal
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J12/00—Chemical processes in general for reacting gaseous media with gaseous media; Apparatus specially adapted therefor
- B01J12/02—Chemical processes in general for reacting gaseous media with gaseous media; Apparatus specially adapted therefor for obtaining at least one reaction product which, at normal temperature, is in the solid state
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J14/00—Chemical processes in general for reacting liquids with liquids; Apparatus specially adapted therefor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D7/16—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation
- F28D7/1615—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation the conduits being inside a casing and extending at an angle to the longitudinal axis of the casing; the conduits crossing the conduit for the other heat exchange medium
- F28D7/1623—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation the conduits being inside a casing and extending at an angle to the longitudinal axis of the casing; the conduits crossing the conduit for the other heat exchange medium with particular pattern of flow of the heat exchange media, e.g. change of flow direction
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F21/00—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
- F28F21/08—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of metal
- F28F21/081—Heat exchange elements made from metals or metal alloys
- F28F21/086—Heat exchange elements made from metals or metal alloys from titanium or titanium alloys
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F2275/00—Fastening; Joining
- F28F2275/06—Fastening; Joining by welding
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
- Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)
Abstract
Изобретение относится к аппаратам, предназначенным для работы с обладающими высокой коррозионной активностью химическими веществами, которые требуют специальной, эффективной и долговечной защиты аппарата от возможной коррозии. Задачей изобретения является разработка теплообменного аппарата, который был бы эффективно защищен от вредного воздействия обрабатываемых в нем корродирующих химических веществ, был бы надежным в эксплуатации, обладал бы большим сроком службы и не требовал бы частого проведения сложных и трудоемких работ по его обслуживанию и ремонту. Для решения поставленной задачи предложен аппарат, имеющий теплообменник с трубным пучком, предназначенный для теплообмена между двумя текучими средами, одна из которых обладает высокой коррозионной активностью и проходит внутри трубного пучка. Трубный пучок состоит из по меньшей мере одной изготовленной из титана или сплава титана трубки, покрытой слоем циркония или сплава циркония, нанесенным на нее металлургическим способом или сваркой. 10 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к аппаратам, предназначенным для работы с обладающими высокой коррозионной активностью химическими веществами, которые требуют специальной, эффективной и долговечной защиты аппарата от возможной коррозии. Изобретение относится, в частности, к аппаратам вышеупомянутого типа, предназначенным для тепловой (термической) обработки коррелирующих веществ. Более конкретно, настоящее изобретение относится к аппаратам упомянутого выше типа, содержащим или по существу представляющим собой трубчатый теплообменник, предназначенный для теплообмена между двумя текучими средами, одна из которых обладает высокой коррозионной активностью.
К теплообменникам, подпадающим под объем настоящего изобретения, относятся, например, реакторы синтеза, реакторы разложения, конденсаторные или испарительные реакторы, десорберы (отпарные аппараты), котлы, концентраторы и другие аналогичные аппараты, в которых должен происходить теплообмен между обрабатываемой текучей средой и теплоносителем (рабочей текучей средой).
Настоящее изобретение относится, в частности, но не исключительно, к аппаратам, которые можно использовать на установках для получения мочевины, на установках для разложения карбамата аммония на аммиак и диоксид углерода, также называемых десорберами, и соответственно на установках для конденсации аммиака и диоксида углерода в карбамат аммония, также называемых конденсаторами.
Для упрощения в последующем описании и в формуле изобретения все вышеперечисленные аппараты названы одним собирательным термином "трубчатый теплообменник" или "трубчатый теплообменный аппарат".
Уровень техники
Известно, что теплообменники указанного выше типа работают, в частности, на установках для получения мочевины в очень тяжелых условиях, обычно при высоком давлении и высокой температуре обрабатываемой текучей среды, и поэтому постоянно подвержены воздействию высоких механических и тепловых нагрузок.
Кроме того, помимо высокого давления и высокой температуры обрабатываемая в таких аппаратах текучая среда обычно содержит обладающие высокой коррозионной активностью вещества, которые вызывают коррозию и/или эрозию различных поверхностей теплообменников.
Коррозии и/или эрозии в первую очередь подвержены пучки труб теплообменников и, в частности, внутренние поверхности трубок десорберов и конденсаторов имеющейся на установке для получения мочевины секции высокого давления.
Обычно при получении мочевины основными соединениями, содержащимися в прокачиваемой через трубы таких теплообменников (десорберов и конденсаторов) текучей среде, являются такие обладающие высокой коррозионной активностью вещества, как карбамат аммония и диоксид углерода. Под действием таких обладающих высокой коррозионной активностью веществ происходит интенсивная коррозия и эрозия внутренних поверхностей теплообменных труб.
В результате возникновения в таких аппаратах коррозии и эрозии они очень быстро выходят из строя, причем в некоторых случаях - через несколько месяцев с начала эксплуатации. Очевидно, что на время ремонта, а чаще всего для замены теплообменников приходится останавливать всю установку для получения мочевины, что снижает ее производительность и повышает затраты на ее обслуживание. Кроме того, частые остановки и повторные запуски могут привести к преждевременному выходу из строя или преждевременному износу других аппаратов установки и дополнительному расходу энергии.
Для устранения этих недостатков были предложены теплообменники с трубками, изготовленными из нержавеющей стали с внутренним покрытием из циркония. Однако при всей своей очевидной эффективности использование циркониевого покрытия для защиты теплообменников от химической коррозии со стороны указанных выше веществ не решает всех присущих таким аппаратам проблем.
Из-за хорошо известной "несовместимости" циркония с нержавеющей сталью, снижающей прочность сварных соединений, и их разных физических свойств в отношении механической прочности и теплового расширения в трубках известных теплообменников с антикоррозионным покрытием (слоем циркония, нанесенным на нержавеющую сталь) часто происходит разрушение связей между цирконием и нержавеющей сталью и отслоение покрытия в отдельных точках и зонах внутренней поверхности трубки, изготовленной из нержавеющей стали. При разрушении покрытия прокачиваемая через трубки теплообменника текучая среда проникает в такие "критические" зоны и вызывает коррозию лишенной в этом месте защитного покрытия трубки, которая постепенно разрушается и требует ремонта или замены всего теплообменного аппарата.
По этим причинам, а также из-за объективных трудностей, с которыми приходится сталкиваться при нанесении циркониевых покрытий на трубки теплообменника, изготовленные из нержавеющей стали, существующие в настоящее время теплообменные аппараты подобного типа требуют сложного обслуживания, частой проверки и частой остановки для проведения ремонта.
Краткое изложение сущности изобретения
В основу настоящего изобретения была положена задача разработать новый теплообменный аппарат с трубным пучком указанного выше типа, который не имел бы указанных выше недостатков, присущих известным теплообменным аппаратам, т.е. разработать теплообменный аппарат, который был бы эффективно защищен от вредного воздействия обрабатываемых в нем корродирующих химических веществ, был бы надежным в эксплуатации, обладал бы большим сроком службы и не требовал бы частого проведения сложных и трудоемких работ по его обслуживанию и ремонту.
Указанная задача в отношении теплообменного аппарата с трубным пучком указанного в начале описания типа благодаря тому, что трубный пучок состоит из по меньшей мере одной изготовленной из титана или сплава титана трубки, покрытой слоем циркония или сплава циркония.
В предпочтительном варианте титановую трубку предлагается покрывать изнутри слоем циркония или сплава циркония.
Толщина изготовленной из титана или титанового сплава трубки предпочтительно составляет от 1,0 до 10 мм, а толщина слоя покрытия из циркония или сплава циркония предпочтительно лежит в пределах от 0,3 до 2,0 мм.
В предпочтительном варианте покрытие из циркония или сплава циркония наносят по меньшей мере на одну изготовленную из титана или титанового сплава трубку только на определенном ее участке, который начинается у входного конца трубки, через который в нее подают обрабатываемую в теплообменнике текучую среду, и протяженность которого в направлении противоположного конца трубки составляет от 5 до 30% от всей длины трубки.
Покрытие из циркония или сплава циркония соединяют с изготовленной из титана или титанового сплава трубкой предпочтительно металлургическим способом (спеканием), например горячим волочением или сваркой.
По результатам проведенных исследований неожиданно было установлено, что в отличие от общепринятых рекомендаций использование титановой трубки с циркониевым покрытием позволяет простым и эффективным путем полностью устранить перечисленные выше недостатки известных теплообменных аппаратов подобного типа.
Так, в частности, предлагаемая в изобретении изготовленная из титана или сплава титана теплообменная трубка с циркониевым покрытием способна выдерживать механические и тепловые нагрузки и одновременно обладает высокой коррозионной и эрозионной стойкостью к воздействию проходящих через нее обладающих высокой коррозионной активностью веществ.
Кроме того, хорошая совместимость этих металлов и их одинаковые химико-физические свойства позволяют нанести на титановую трубку прочное и долговечное циркониевое покрытие. Нанесенное простым и обычным путем покрытие во время работы теплообменного аппарата не находится под натяжением, не отслаивается от трубки и не склонно к образованию трещин, а антикоррозионные свойства трубки не меняются с течением времени.
Другие отличительные особенности и преимущества изобретения более подробно рассмотрены ниже на примере иллюстрирующего, но не ограничивающего объем изобретения варианта его осуществления со ссылкой на прилагаемые к описанию чертежи.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 схематично в разрезе показан предлагаемый в изобретении теплообменный аппарат с трубным пучком.
На фиг.2 схематично показан один из узлов аппарата, показанного на фиг.1.
Предпочтительный вариант осуществления изобретения
Рассмотренный ниже и показанный на чертежах только для иллюстрации основных особенностей изобретения теплообменный аппарат представляет собой теплообменник 10 с пучком вертикальных труб, который можно успешно использовать не только в качестве десорбера (отпарного аппарата) на установке для получения мочевины, но и в качестве конденсатора, испарителя, котла, реактора или другого подобного аппарата, в котором происходит теплообмен между двумя текучими средами.
Предлагаемый в изобретении теплообменник 10 можно, в частности, использовать в качестве десорбера или конденсатора в секции высокого давления на установке для получения мочевины, а точнее на обычной и поэтому не показанной на схеме установке для получения мочевины с отгонкой СО2 или аммиака. Секция высокого давления обычно состоит из по меньшей мере одного реактора синтеза, десорбера для разложения карбамата аммония и свободного аммиака, содержащегося в отбираемой из реактора реакционной смеси, и конденсатора для конденсации отбираемых из десорбера паров, содержащих диоксид углерода и аммиак. Все эти аппараты соединены друг с другом в так называемый по существу изобарический контур синтеза, т.е. работают при одном и том же давлении в пределах от 140 до 170 бар.
Теплообменник 10 имеет закрытый с двух противоположных сторон днищами 12, 13 цилиндрический корпус 11 с вертикальной осью А-А и пучок 14 вертикальных трубок (для упрощения на чертеже показана только одна такая трубка 14а), которые крепятся к верхней и нижней трубным решеткам 15, 16, герметично соединенным по периметру (например, сваркой) с корпусом 11.
Трубные решетки 15, 16 делят внутреннее пространство корпуса 11 теплообменника 10 в осевом направлении на три камеры, а именно: первую камеру 17, расположенную между верхним днищем 12 и внешней стенкой 15а верхней трубной решетки, вторую камеру 18, расположенную между трубными решетками 15 и 16, и третью камеру 19, расположенную между внешней стенкой 16а нижней трубной решетки 16 и нижним днищем 13 корпуса 11.
Для упрощения под используемым в описании термином "внешняя стенка трубной решетки" подразумевается наружная по отношению к трубному пучку стенка трубной решетки.
В первую, или верхнюю, камеру 17 через расположенный снаружи на верхнем днище 12 патрубок 20 подают обрабатываемую в теплообменнике текучую среду, которую после соответствующей обработки отбирают из его третьей, или нижней, камеры 19 через расположенный на нижнем днище 13 патрубок 21.
Во вторую, или промежуточную, камеру 18 через расположенный снаружи на корпусе 11 верхний патрубок 23 подают теплоноситель, например водяной пар при определенном давлении и с определенной температурой, для теплообмена с выпариваемой в теплообменнике текучей средой, которую отбирают из промежуточной камеры через нижний патрубок 22.
Трубки 14а пучка 14 соединяют первую камеру 17 с третьей камерой 19 и имеют открытые верхний и нижний концы 14b, 14с, которые, например, как показано на фиг.2, приварены к соответствующим трубным решеткам 15 и 16.
В предлагаемом в изобретении теплообменном аппарате трубки 14а трубного пучка 14 изготовлены из титана или сплава титана и покрыты слоем 25 циркония или сплава циркония. В показанном на фиг.2 примере слоем 25 циркония или сплава циркония покрыта внутренняя поверхность изготовленных из титана или сплава титана трубок 14а. В тех случаях, когда обрабатываемая текучая среда проходит через межтрубное пространство предлагаемого в изобретении теплообменника, слой 25 покрытия из циркония или сплава циркония наносят на наружную поверхность трубок 14а.
Трубки теплообменника предпочтительно изготавливать из титана марки ASTM GR.1-2-3-4-5-6-7- или титана иного эквивалентного типа, а для нанесения покрытия предпочтительно использовать марки ASTM GR. 60702/60704/60705 или цирконий иного эквивалентного типа.
Толщина титановой трубки 14а предпочтительно составляет от 2,0 до 5,0 мм, а толщина слоя 25 внутреннего покрытия из циркония - от 0,5 до 1,2 мм.
В предлагаемом в изобретении теплообменном аппарате циркониевое покрытие 25 наносят только на определенный участок титановой трубки 14а теплообменника. В предпочтительном варианте изобретения слоем 25 циркония покрывают только верхнюю часть 14b трубки 14а и, в частности, только ее конец, расположенный непосредственно под верхней трубной решеткой 15. Нанесенное на внутреннюю поверхность трубки 14а циркониевое покрытие 25 начинается у верхнего края 26 трубки, через который в нее попадает обрабатываемая в теплообменнике текучая среда, и занимает приблизительно от 10 до 20% от всей длины трубки в направлении ее противоположного конца 27.
Предлагаемый в изобретении теплообменник 10, в котором антикоррозионное покрытие нанесено только в критических точках и зонах трубного пучка 14, в которых, как показали проведенные исследования, обрабатываемая в теплообменнике текучая среда имеет наибольшую коррозионную/эрозионную активность, а сами трубки пучка изготовлены из титана или сплава титана, эффективно защищен от коррозии и может надежно работать в течение достаточно длительного промежутка времени.
Из вышесказанного следует, что существенно меньшее по сравнению с известными теплообменными аппаратами подобного типа количество циркония, используемого в предлагаемом в изобретении теплообменнике для нанесения покрытия, упрощает процесс нанесения покрытия и одновременно снижает стоимость всего теплообменного аппарата.
Очевидно, что при определенных рабочих условиях и в зависимости от степени агрессивности обрабатываемой в теплообменнике текучей среды слоем 25 циркония можно покрыть всю внутреннюю поверхность трубок 14а трубного пучка 14.
В соответствии с другой отличительной особенностью изобретения титановую трубку 14а предпочтительно покрывать слоем 25 циркониевого покрытия металлургическим способом, в частности, горячим волочением или сваркой. Такой способ нанесения покрытия позволяет получить прочное и долговечное соединение двух металлов, которые не отслаиваются друг от друга и обеспечивают надежную и длительную защиту теплообменного аппарата от коррозии и эрозии даже при работе в очень тяжелых условиях. Такая возможность, в первую очередь, обусловлена схожими химическими и физическими свойствами титана и циркония (и их сплавов) и их высокой совместимостью для соединения таким способом. Изготовление трубок предлагаемого в изобретении теплообменного аппарата горячим волочением или сваркой осуществляется обычными и хорошо известными методами на обычном предназначенном для этого оборудовании.
Еще одно преимущество предлагаемого в изобретении теплообменного аппарата по сравнению с известными теплообменными аппаратами подобного типа заключается в высокой коррозионной стойкости и долговечности верхних и нижних концов трубок 14а, изготовленных из титана или сплава титана. Сообщающиеся с камерами 17 и 19 верхние и нижние концы изготовленных из титана или сплава титана трубок особенно сильно подвержены коррелирующему воздействию обрабатываемой в теплообменном аппарате текучей среды (жидкой и газообразной).
Для надежной защиты от коррозии верхних и нижних концов трубок расположенные на концах трубного пучка 14 детали теплообменника, в частности трубные решетки 15 и 16, также предпочтительно изготавливать из титана или сплава титана либо из стали, покрытой (плакированной) слоем титана или сплава титана, с которым можно легко соединить изготовленные из такого же материала трубки 14а теплообменника. В предлагаемом в изобретении теплообменнике верхнюю и нижнюю трубные решетки 15, 16 изготавливают из углеродистой или нержавеющей стали, покрытой снаружи титаном или сплавом титана слоем толщиной от 3 до 15 мм.
Подаваемая в предлагаемый в изобретении теплообменник 10 через патрубок 20 текучая среда стекает из первой камеры 17 в трубки 14а трубного пучка 14 и образует на внутренней поверхности трубок тонкую пленку жидкости, при этом центральная часть трубок (вдоль вертикальной оси В-В на фиг.2) остается свободной, не заполненной жидкостью. Одновременно во вторую камеру 18 теплообменника 10 через верхний патрубок 23 подают текучий теплоноситель, который воздействует на внешнюю поверхность каждой проходящей через вторую камеру трубки 14а трубного пучка 14. Прошедшая через трубки 14а (обработанная в теплообменном аппарате) текучая среда собирается в третьей камере 19 теплообменника 10, из которой ее отбирают через патрубок 21. Прошедший через вторую камеру 18 текучий теплоноситель выходит из теплообменника через нижний патрубок 22.
В показанном на фиг.1 и 2 в качестве примера предлагаемого в изобретении теплообменного аппарата десорбере с пучком вертикальных трубок и стекающей по ним пленкой жидкости, используемом в секции синтеза высокого давления и высокой температуры на установке для получения мочевины, обрабатываемая в десорбере текучая среда состоит из водного раствора мочевины, карбамата аммония, аммиака и диоксида углерода, в которой карбамат и диоксид углерода являются обладающими высокой коррозионной активностью реагентами, оказывающими сильное коррозионное действие на металлические поверхности аппарата, с которыми они соприкасаются.
Как указано выше, такое корродирующее воздействие, которое наиболее опасно внутри труб трубного пучка, в предлагаемом в изобретении аппарате эффективно нейтрализуется за счет использования в теплообменнике изготовленных из титана или сплава титана трубок, по меньшей мере частично покрытых изнутри слоем циркония или сплава циркония.
Описанный выше вариант возможного осуществления изобретения не исключает возможности внесения в него различных изменений и усовершенствований, не выходящих за объем изобретения, определяемый его формулой.
Claims (11)
1. Аппарат для обработки обладающих высокой коррозионной активностью веществ, имеющий теплообменник (10) с трубным пучком (14), предназначенный для теплообмена между двумя текучими средами, одна из которых обладает высокой коррозионной активностью и проходит внутри трубного пучка (14), отличающийся тем, что трубный пучок (14) состоит из по меньшей мере одной изготовленной из титана или сплава титана трубки (14а), покрытой слоем (25) циркония или сплава циркония, нанесенным на нее металлургическим способом или сваркой.
2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что слоем (25) циркония или сплава циркония покрыта внутренняя поверхность по меньшей мере одной изготовленной из титана или сплава титана трубки (14а).
3. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что толщина по меньшей мере одной изготовленной из титана или сплава титана трубки (14а) составляет от 1,0 до 10 мм, а толщина слоя (25) циркония или сплава циркония составляет от 0,3 до 2,0 мм.
4. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что слоем (25) циркония или сплава циркония покрыта только часть поверхности по меньшей мере одной изготовленной из титана или сплава титана трубки (14а).
5. Аппарат по п.4, отличающийся тем, что слоем циркония (25) или сплава циркония покрыт только конец (14b) изготовленной из титана или сплава титана трубки (14а).
6. Аппарат по 3, отличающийся тем, что протяженность слоя (25) циркония или сплава циркония от входного конца (26) по меньшей мере одной изготовленной из титана или титанового сплава трубки (14а) в направлении ее противоположного конца составляет от 5 до 30% от всей длины трубки.
7. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что слой (25) циркония или сплава циркония соединен по меньшей мере с одной изготовленной из титана или сплава титана трубкой (14а) методом горячего волочения.
8. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что теплообменник (10) для крепления трубного пучка (14) имеет верхнюю и нижнюю трубные решетки (15, 16), которые изготовлены из титана, или сплава титана либо покрыты слоем титана или сплава титана.
9. Аппарат по п.8, отличающийся тем, что верхняя и нижняя трубные решетки (15, 16) изготовлены из углеродистой или нержавеющей стали и покрыты снаружи слоем титана или сплава титана толщиной от 3 до 15 мм.
10. Аппарат по п.1, представляющий собой десорбер для разложения карбамата аммония на установке для получения мочевины.
11. Аппарат по п.1, представляющий собой конденсатор для конденсации аммиака и диоксида углерода в карбамат аммония на установке для получения мочевины.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP04006215A EP1577632A1 (en) | 2004-03-16 | 2004-03-16 | Apparatus for treating highly corrosive agents |
| EP04006215.0 | 2004-03-16 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2006136086A RU2006136086A (ru) | 2008-04-27 |
| RU2350876C2 true RU2350876C2 (ru) | 2009-03-27 |
Family
ID=34833610
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006136086/06A RU2350876C2 (ru) | 2004-03-16 | 2005-02-24 | Аппарат для обработки обладающих высокой коррозионной активностью веществ |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US20070235171A1 (ru) |
| EP (2) | EP1577632A1 (ru) |
| CN (1) | CN100547340C (ru) |
| AT (1) | ATE377743T1 (ru) |
| CA (1) | CA2557035C (ru) |
| DE (1) | DE602005003216T2 (ru) |
| EG (1) | EG24807A (ru) |
| RU (1) | RU2350876C2 (ru) |
| WO (1) | WO2005095883A2 (ru) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7922065B2 (en) | 2004-08-02 | 2011-04-12 | Ati Properties, Inc. | Corrosion resistant fluid conducting parts, methods of making corrosion resistant fluid conducting parts and equipment and parts replacement methods utilizing corrosion resistant fluid conducting parts |
| ITMI20061223A1 (it) * | 2006-06-26 | 2007-12-27 | Snam Progetti | Tubo bimetallico resistente alla corrosione e suo utilizzo in apparecchiature a fascio tubiwero |
| IT1391426B1 (it) * | 2008-07-17 | 2011-12-23 | Snam Progetti | Apparecchiatura a fascio tubiero per processare fluidi corrosivi |
| IT1394209B1 (it) * | 2009-05-06 | 2012-06-01 | Saipem Spa | Apparecchiatura a fascio tubiero con elementi regolatori del flusso liquido |
| EP2286909A1 (en) * | 2009-08-17 | 2011-02-23 | Stamicarbon B.V. | An apparatus for the decomposition of non-converted ammonium carbamate in urea solutions in a urea synthesis process |
| CN102226661A (zh) * | 2011-04-01 | 2011-10-26 | 大连海水淡化工程研究中心有限公司 | 薄壁钛换热管及生产方法 |
| US10118259B1 (en) | 2012-12-11 | 2018-11-06 | Ati Properties Llc | Corrosion resistant bimetallic tube manufactured by a two-step process |
| EP2801396A1 (en) | 2013-05-10 | 2014-11-12 | Casale Sa | Use of duplex stainless steel in an ammonia-stripping of urea plants |
| US9586831B2 (en) * | 2014-06-09 | 2017-03-07 | Wahlco, Inc. | Urea to ammonia process |
| CA3080306A1 (en) * | 2017-10-27 | 2019-05-02 | Stamicarbon B.V. | High pressure carbamate condenser |
| US10767854B2 (en) * | 2018-03-07 | 2020-09-08 | Zhejiang Liju Boiler Co., Ltd. | Flameless steam boiler |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4899813A (en) * | 1984-04-20 | 1990-02-13 | Snamprogetti S.P.A. | Process and apparatus for the synthesis of urea and material used in it |
| RU2009429C1 (ru) * | 1992-04-20 | 1994-03-15 | Виталий Григорьевич Барон | Теплообменный аппарат |
| RU2028570C1 (ru) * | 1990-06-04 | 1995-02-09 | Государственный научно-исследовательский и проектный институт карбамида и продуктов органического синтеза с опытным заводом | Теплообменник |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE384914B (sv) * | 1973-04-06 | 1976-05-24 | Stal Laval Apparat Ab | Vermevexlare for kondensering av anga (kondensor) |
| JPS52147784A (en) * | 1976-06-02 | 1977-12-08 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Method of manufacturing composite wires |
| US4253516A (en) * | 1978-06-22 | 1981-03-03 | Westinghouse Electric Corp. | Modular heat exchanger |
| US4288109A (en) * | 1979-01-19 | 1981-09-08 | Sterling Drug, Inc. | Corrosion resistant assembly and method of making it |
| US4252182A (en) * | 1979-03-20 | 1981-02-24 | Ecolaire Incorporated | Tube sheet shield |
| JPS58112687A (ja) * | 1981-12-25 | 1983-07-05 | Akira Takayasu | クラツドピ−スを用いるライニング施工法とクラツドピ−ス |
| CH664626A5 (de) * | 1983-04-28 | 1988-03-15 | Bbc Brown Boveri & Cie | Wassergekuehlter kondensator. |
| JPS60238492A (ja) * | 1984-05-09 | 1985-11-27 | Sumitomo Metal Ind Ltd | チタン又はチタン合金の腐食防止方法 |
| ES2052142T3 (es) * | 1990-12-05 | 1994-07-01 | Asea Brown Boveri | Condensador refrigerado por agua. |
| US5579988A (en) * | 1995-06-09 | 1996-12-03 | Rmi Titanium Company | Clad reactive metal plate product and process for producing the same |
| US6670050B2 (en) * | 1997-05-30 | 2003-12-30 | Honeywell International Inc. | Titanium-based heat exchangers and methods of manufacture |
| EP1066494A1 (de) * | 1998-03-27 | 2001-01-10 | Siemens Aktiengesellschaft | Wärmetauscherrohr, verfahren zur herstellung eines wärmetauscherrohrs sowie kondensator |
| GB9809528D0 (en) * | 1998-05-06 | 1998-07-01 | Warren Raymond | MIG welding shroud |
| ITMI20021009A1 (it) * | 2002-05-13 | 2003-11-13 | Snam Progetti | Apparecchiatura a fascio tubiero per processare fluidi corrosivi |
-
2004
- 2004-03-16 EP EP04006215A patent/EP1577632A1/en not_active Withdrawn
-
2005
- 2005-02-24 WO PCT/EP2005/001934 patent/WO2005095883A2/en not_active Ceased
- 2005-02-24 DE DE602005003216T patent/DE602005003216T2/de not_active Expired - Lifetime
- 2005-02-24 EP EP05715505A patent/EP1735578B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2005-02-24 CA CA2557035A patent/CA2557035C/en not_active Expired - Lifetime
- 2005-02-24 US US10/596,156 patent/US20070235171A1/en not_active Abandoned
- 2005-02-24 CN CNB2005800082462A patent/CN100547340C/zh not_active Expired - Lifetime
- 2005-02-24 AT AT05715505T patent/ATE377743T1/de active
- 2005-02-24 RU RU2006136086/06A patent/RU2350876C2/ru active
-
2006
- 2006-09-17 EG EG2006090876A patent/EG24807A/xx active
-
2016
- 2016-04-19 US US15/132,927 patent/US20160231070A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4899813A (en) * | 1984-04-20 | 1990-02-13 | Snamprogetti S.P.A. | Process and apparatus for the synthesis of urea and material used in it |
| SU1731045A3 (ru) * | 1984-04-20 | 1992-04-30 | Снампрогетти С.П.А. (Фирма) | Способ получени мочевины |
| RU2028570C1 (ru) * | 1990-06-04 | 1995-02-09 | Государственный научно-исследовательский и проектный институт карбамида и продуктов органического синтеза с опытным заводом | Теплообменник |
| RU2009429C1 (ru) * | 1992-04-20 | 1994-03-15 | Виталий Григорьевич Барон | Теплообменный аппарат |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP1735578B1 (en) | 2007-11-07 |
| CA2557035C (en) | 2011-06-21 |
| WO2005095883A2 (en) | 2005-10-13 |
| ATE377743T1 (de) | 2007-11-15 |
| DE602005003216D1 (de) | 2007-12-20 |
| RU2006136086A (ru) | 2008-04-27 |
| EP1735578A2 (en) | 2006-12-27 |
| EG24807A (en) | 2010-09-19 |
| CN101091099A (zh) | 2007-12-19 |
| EP1577632A1 (en) | 2005-09-21 |
| CN100547340C (zh) | 2009-10-07 |
| CA2557035A1 (en) | 2005-10-13 |
| DE602005003216T2 (de) | 2008-08-28 |
| US20160231070A1 (en) | 2016-08-11 |
| US20070235171A1 (en) | 2007-10-11 |
| WO2005095883A3 (en) | 2007-03-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2448295C2 (ru) | Коррозионно-стойкая биметаллическая трубка и ее применение в оборудовании с трубным пучком | |
| RU2350876C2 (ru) | Аппарат для обработки обладающих высокой коррозионной активностью веществ | |
| CN1331552C (zh) | 用于处理腐蚀性流体的管束设备 | |
| CN110248712B (zh) | 传热管和制造传热管的方法 | |
| Saffiudeen et al. | Failure analysis of heat exchanger tubes | |
| US20220040591A1 (en) | Urea plant with stripper and stripping method | |
| CN102099652B (zh) | 用于处理腐蚀性流体的管束设备 | |
| Hoenig et al. | Technoeconomic benefits of film-forming amine products applied to steam surface condensers | |
| Philipp | Longer Lifecycles with Duplex Stainless Steels and Innovative Concepts of Combining Different Materials | |
| Thomas et al. | Direct seawater cooling in LNG liquefaction plants | |
| Liu et al. | Failure analysis of M400 alloy distributor of top gas scrubber in alkane dehydrogenation unit | |
| US20190316770A1 (en) | Fire tube | |
| US20220074684A1 (en) | Tube and Tubesheet Assembly with Damage Resistance and Method for Protecting Tube and Tubesheet Assemblies from Damage | |
| SERIES | ROLE OF STAINLESS STEELS IN INDUSTRIAL HEAT EXCHANGERS | |
| Sekulic | Failure Analysis of Heat Exchangers | |
| CA3092394A1 (en) | Tube and tubesheet assembly with damage resistance and method for protecting tube and tubesheet assemblies from damage | |
| Perumal | Corrosion failures in process industries in India: statistical analysis and typical case studies | |
| Addington et al. | Aggressive corrosion of 316 stainless steel in an amine unit: causes and cures | |
| SERIES | STAINLESS STEELS FOR EVAPORATORS AND CONCENTRATORS | |
| JPS5871368A (ja) | 耐硫酸腐食用材料の製造法 | |
| Moore et al. | Corrosion of Reactor Effluent Air Coolers | |
| Wensley et al. | Corrosion of Evaporators | |
| Thomas et al. | Successful Replacement of Alloy 30, UNS N06030 with Alloy 31, UNS N08031 at a Phosphoric Acid Plant | |
| WKPGN et al. | Design and Simulation of a Corrugated Tube Shell and Tube Heat Exchanger for an Ethanol Production Line |