Применение теплообменников в химической промышленности

Главная задача теплообменников на химическом производстве — подвод или отвод тепла с целью нагрева или охлаждения жидкостей и газов. В химической промышленности теплообменники (ТО), наряду с ректификационными колоннами и реакторами, являются основным оборудованием.

Основные задачи ТО

По основным сферам применения теплообменники делятся на:

• регулирование необходимой температуры веществ (воды, растворов и т.п.), участвующих в химическом процессе;
• использование остаточного тепла для генерирования электрической энергии;
• вторичное использование тепла для бытовых нужд.

По целям применения ТО условно делятся на:

• нагреватели;
• холодильники;
• конденсаторы;
• испарители.

В качестве теплоносителя могут быть использованы:

• вода;
• металлы;
• органические жидкости;
• аммиак;
• расплавы солей и т. д.

Теплоносители, отдающие тепло, называются теплоагентами. Поглощающие тепловую энергию теплоносители называются хладагентами.

По принципу работы теплообменники делятся на:

• смесительные (контактные) — передача тепла осуществляется посредством смешивания двух сред.
• поверхностные — в них передача тепла осуществляется через стенки проводящего материала.

В химической промышленности в основном используются теплообменники поверхностного типа.

Поверхностные теплообменники в химической промышленности

Рекуперативные. В них горячая и холодные жидкости обмениваются теплом через металлическую стенку, не смешиваясь друг с другом. При этом жидкость движется внутри контура, не меняя направления. Котлы, конденсаторы, нагреватели, испарители и охладители — примеры теплообменников рекуперативного типа.

Регенеративные. Обмен тепла между носителями происходит тоже через металлическую стенку, но жидкость внутри теплообменника меняет направление. Сначала, двигаясь внутри теплообменника, она нагревается, а затем она достигает низких температур, двигаясь в обратном направлении. Таким образом поверхность нагрева подвергается сначала воздействию горячей, а затем холодной жидкости. При соприкосновении с горячим теплоносителем стенка аккумулирует тепло, а затем отдает его холодному теплоносителю. Например, регенеративный воздухонагреватель.

Рекуперативные ТО в свою очередь делятся на:

• кожухотрубные — поверхность теплоносителя состоит из труб. Это обеспечивает большую площадь теплообмена при компактных размерах установки.
• спиральные — металлические пластины свернуты в спираль. Могут быть использованы со средами с твердыми частицами; чаще в целлюлозно-бумажной промышленности.
• пластинчатые — состоят из пакета тонких пластин. Добавление или уменьшение количества пластин позволяет менять теплопроводность ТО в зависимости от требуемой задачи. Чаще используются в пищевой промышленности.

Таким образом, используемые в химической промышленности ТО обеспечивают заданную температуру технологического процесса, обеспечивая его эффективность, и оптимизируют расход ресурсов.