Спеціалізований теплообмінник для виробництва сульфату нікелю(II)

Нове рішення для складного хімічного процесу

Завантажити файл

Установки, що використовуються в металургійній та хімічній промисловості, часто працюють із хімічно агресивними середовищами, за підвищених температур і змінних технологічних умов. У таких сферах застосування теплообмінник повинен забезпечувати не лише необхідну теплову продуктивність, а й стабільність процесу, герметичність конструкції та безпеку експлуатації.

В описаній установці обладнання використовується для нагрівання технологічного середовища, що містить сірчану кислоту та сполуки металів. Теплова енергія подається за допомогою водяної пари.

Проєкт охоплював увесь процес реалізації: від розроблення технічної концепції та підбору матеріалів, проведення розрахунків і виготовлення до випробувань, постачання та підтвердження продуктивності обладнання в реальних умовах експлуатації.

Технологічне завдання

Теплообмінник мав бути встановлений у наявній технологічній установці, призначеній для виробництва сульфату нікелю(II). Обладнання необхідно було адаптувати як до необхідних теплотехнічних параметрів, так і до доступного монтажного простору та наявного розташування приєднань.

Основні вимоги до проєкту включали:

• роботу з кислим технологічним середовищем, що містить сполуки металів;
• стабільне нагрівання технологічного середовища за допомогою водяної пари;
• підтримання необхідної температури технологічного процесу;
• можливість роботи кожухової сторони в умовах повного вакууму;
• адаптацію теплообмінника до наявної інфраструктури;
• забезпечення герметичності та безпеки експлуатації;
• постачання обладнання у строк, що дозволяв виконати його монтаж під час запланованої ремонтної зупинки підприємства.

Важливою частиною проєкту було також підтвердження фактичної теплової продуктивності теплообмінника після його введення в експлуатацію.

Кожухотрубний теплообмінник індивідуального проєктування

Компанія Hexonic спроєктувала вертикальний кожухотрубний теплообмінник, виготовлений із нержавіючої сталі марки 1.4571 як з боку труб, так і з боку кожуха. Матеріал було підібрано відповідно до параметрів і умов експлуатації цієї конкретної технологічної установки.

Конструкцію обладнання було адаптовано до:

• властивостей технологічного середовища;
• необхідного теплового навантаження;
• доступного монтажного простору;
• наявних технологічних приєднань;
• роботи під вакуумом з боку кожуха;
• вимог до транспортування та монтажу.

Обсяг постачання Hexonic включав технічне проєктування, теплові та гідравлічні розрахунки, розрахунки механічної міцності, підбір матеріалів, підготовку виробничої документації, виготовлення, контроль якості, необхідні випробування та постачання комплектного обладнання.

Технічні параметри теплообмінника

Тип обладнання: вертикальний кожухотрубний теплообмінник
Площа теплообміну: 76,5 м²
Матеріал труб: 1.4571
Матеріал кожуха: 1.4571
Максимально допустима температура: 180 °C
Максимально допустимий тиск: 10 бар
Умови вакууму з боку кожуха: повний вакуум до –1 бар(g)
Технологічне середовище: середовище, що містить сірчану кислоту та сполуки металів
Нагрівальне середовище: водяна пара
Маса порожнього обладнання: 5 360 кг
Робоча маса заповненого обладнання: 9 078 кг
Рік реалізації: 2026

Контрольований пуск установки

Пуск розпочався із заповнення системи технологічним середовищем і поступового прогрівання обладнання. Після цього до теплообмінника почали подавати водяну пару.

На початковому етапі масову витрату пари було збільшено приблизно до 3 Мг/год. Після досягнення стабільних умов роботи витрату поступово збільшили приблизно до 6 Мг/год. Протягом цього періоду температура технологічного середовища зросла приблизно з 90 °C до 120 °C.

Отримані результати підтвердили, що теплообмінник правильно реагував на збільшення теплового навантаження та був здатний досягти необхідної температури технологічного процесу.

Випробування гарантованих параметрів продуктивності

Випробування гарантованих параметрів продуктивності проводилося безперервно протягом 24 годин. Під час випробування масова витрата пари підтримувалася на рівні приблизно 6 Мг/год.

Температура технологічного середовища на виході з теплообмінника залишалася стабільною та становила від 118 °C до 119,8 °C. Необхідний діапазон температури технологічного процесу становив від 116 °C до 124 °C.

Результати випробування

Тривалість безперервної роботи: 24 години
Масова витрата пари: приблизно 6 Мг/год
Температура технологічного середовища на виході: 118–119,8 °C
Необхідний температурний діапазон: 116–124 °C
Результат випробування: позитивний

Результат проєкту

Випробування підтвердило, що теплообмінник:

• відповідає вимогам щодо теплової продуктивності;
• забезпечує стабільну температуру технологічного процесу;
• може безперервно працювати за необхідної витрати пари;
• має достатній резерв теплової потужності;
• правильно взаємодіє з наявною технологічною установкою;
• відповідає параметрам процесу, визначеним замовником.

Позитивний результат випробування підтвердив, що індивідуально спроєктований кожухотрубний теплообмінник може ефективно замінити рішення, яке раніше використовувалося в цій установці.

Теплообмінники для агресивних технологічних середовищ

Підбір теплообмінника для середовища, що містить сірчану кислоту, завжди потребує індивідуального аналізу хімічного складу, концентрації, температури, тиску, витрати, а також наявності інших сполук або завислих твердих частинок.

Hexonic проєктує промислові теплообмінники, адаптовані до конкретних умов експлуатації кожної установки. Процес реалізації може включати аналіз сфери застосування, теплові та міцнісні розрахунки, підбір матеріалів, підготовку технічної документації, виготовлення, випробування та підтвердження параметрів продуктивності під час введення в експлуатацію.