Файл: Брейман, М. И. Инженерные решения по технике безопасности в пожаро- и взрывоопасных производствах.pdf

При освоении процесса разложения диметилдиоксана вследст­ вие конструктивных недостатков смонтированных теплообменни­

ков наблюдались следующие нарушения:

парогазовая смесь (шихта) из трубного пространства попада­

ла в межтрубное пространство теплообменника 2, в результате че­ го контактный газ разбавлялся шихтой, что недопустимо по техно­

логическому регламенту;

горячая парогазовая смесь из трубного пространства попадала

в межтрубное пространство теплообменника 3, где загоралась при

взаимодействии с дымовыми газами (температура 600 αC!).

Рис. Î.8. Принципиальная технологическая схема каталитического разло­ жения диметилдиоксана:

/ — испаритель; 2, 3 — теплообменники с плавающей головкой; 4 — реактор; 5 —топка.

Для повышения герметичности внутреннего устройства тепло­ обменников с плавающей головкой вынуждены были, как времен­

ное мероприятие, установить пластинку между фланцами трубно­

го пучка и корпуса теплообменника и приварить ее к фланцам.

При очередном ремонте аппаратов пластинку срезали, а потом сно­

ва устанавливали. В дальнейшем аппараты 2 и 3 были заменены теплообменниками с волнистыми компенсаторами, тем самым ис­

ключили нарушения технологического процесса и возможность по­

жаров и взрывов вследствие негерметичности внутренних уст­

ройств теплообменных аппаратов.

Известны два способа поглощения разности температурных уд­

линений в теплообменниках путем применения компенсаторов: ус­

тановка компенсаторов внутри аппарата и установка компенсато­ ров на кожухе теплообменника.

Установка волнистых компенсаторов внутри теплообменных ап­

паратов позволяет поглотить разность температурных удлинений

кожуха и трубного пучка при надежном разъединении сред и в

30

случае необходимости беспрепятственно проводить ремонт и чист­

ку труб.

Схемы установки волнистых компенсаторов на теплообменных

аппаратах приведены на рис. 1.9.

Компенсатор, установленный внутри аппарата на плавающей

головке (см. рис. 1.9, а), герметично разделяет потоки сред, про­ ходящих в межтрубном пространстве и по трубам. Если кожух

нагревается больше, чем трубный пучок, то компенсатор удлиня­

ется; если трубы нагреваются больше, чем кожух, то компенсатор

сжимается.

Рис. 1.9. Схема установки волнистых компенсаторов на теплообменных аппара­ тах:

а — на плавающей головке; б — на кожухе.

Давление сред, проходящих в межтрубном пространстве и в трубах, бывает различным. Поэтому компенсатор, установленный

внутри аппарата, может работать при внутреннем или наружном

избыточном давлении среды. Когда давление среды в трубах боль­

ше давления среды в межтрубном пространстве, возможно исполь­ зование обычных конструкций осевых трубопроводных компенсато­ ров для давлений py=10, 25 и 64 кгс/см2.

Компенсатор, установленный на кожухе аппарата (см. рис.

1.9, б) сжимается, если температура кожуха больше температуры

труб.

ВНИИнефтемаш [7]-разработал конструкцию компенсатора ти­

па KBTB Ду=250 мм для работы внутри аппарата в условиях на­

ружного избыточного давления до 20 кгс/см2 при температурах до

550 °С.

Компенсатор состоит из гибкого элемента, соединенного свар­ кой с патрубками. Профиль волн Q-образный, что способствует

равномерности работы, а также повышает прочность конструкции.

31

Компенсирующая способность четырехволнового компенсатора со­ ставляет 24 мм (сжатие и растяжение до 12 мм). Его усталостная

прочность не менее 5000 циклов.

В зависимости от материала деталей и их термообработки ком­

пенсатор KBTB пригоден для работы в неагрессивных и агрессив­ ных средах.

Для компенсации температурных линейных изменений длины кожуха теплообменного аппарата ВНИИнефтемашем разработа­ ны компенсаторы типа КВОТ для Ду = 600, 800, 1000, 1200 и 1400

на Py= 16 кгс/см2, устанавливаемые на кожух аппарата. Компен­ сатор КВОТ имеет одну волну Ω-o6pa3Horo профиля, усиленную по

бокам кольцами. Компенсирующая способность КВОТ для Ду =

=600—1400 мм находится в пределах 30 (±15) мм.

Впроизводственной практике известны многочисленные аварии,

связанные с деформацией трубопроводов вследствие неправиль­ ной компенсации тепловых линейных изменений.

Всвязи с интенсификацией технологических процессов и уже­

сточением условий их осуществления требования к поглощению тепловых линейных изменений в трубопроводах возрастают. Для компенсации их тепловых линейных изменений применяются П-об- разные, линзовые и волнистые компенсаторы.

До недавнего времени применялись в основном П-образные компенсаторы. Эти компенсаторы наиболее металлоемки и имеют

сравнительно большие размеры. Замена П-образных компенсато­

ров линзовыми и волнистыми сокращает протяженность промыш­

ленных трубопроводов на 20—25%, уменьшает гидравлические по­

тери, сокращает расход теплоизоляционных материалов, уменьша­ ет теплопотери и др. Эти преимущества, а также достаточные

диапазоны компенсации и устойчивость к высоким температурам

делают линзовые и волнистые компенсаторы незаменимыми в со­

временных промышленных трубопроводах.

Линзовые компенсаторы из углеродистой стали изготовляются

по нормалям машиностроения МН. 2894-62—МН.2908-62 следую­ щих типов: однолинзовые, двухлинзовые, четырехлинзовые, а так­

же сдвоенные. В зависимости от условий эксплуатации применяют

линзовые компенсаторы со стаканом и без стакана. '

В табл. 1.3 приведена характеристика линзовых компенсаторов.

Из табл. 1.3 следует, что линзовые компенсаторы из угле­

родистой стали изготовляются диаметром от 100 до 2400 мм для

с температурой среды не более 100oC. При более высокой темпе­ ратуре эта величина должна быть уменьшена:

при температуре до 2000C — на 5%;

при температуре свыше 200 до 300 0C — на 10%;

при температуре свыше 300 до 450 0C—на 15%;

32

Таблица І.З. Характеристика линзовых компенсаторов

Полная компенсирующая способность одной линзы (в мм) при

3—659

Продолжение табл. 1.3

Полная компенсирующая способность одной линзы (в мм) при

Для давлений в трубопроводах py=2,5 кгс/см2 и условных про­

дов от Ду=100 мм до Ду=300 мм применяются компенсаторы на

давление Py= 1 кгс/см2.

При установке линзовых и волнистых компенсаторов на гори­ зонтальных трубопроводах с конденсирующимися газами из каж­

дой линзы следует предусматривать дренаж конденсата. Указан­

ные компенсаторы с внутренним стаканом при их установке на го­

ем от строго осевого перемещения следует применять линзовые

компенсаторы со стяжками (шпильками) внутреннего стакана.

Конструкция стяжек и порядок их сборки строго регламенти­

руются соответствующими нормалями машиностроения, так как

они в значительной степени определяют работу компенсаторов.

К сожалению, в производственной практике не всегда выполня­

ют требования нормали, в результате чего возникают аварии и

пожары при эксплуатации трубопроводов.

На установке дегидрирования бутиленов в производстве диви­ нила контактный газ из реактора поступает в котел-утилизатор,

34