単一チューブバンドルを使用して同時加熱および冷却を行うためのデュアル回路機能を備えた PTFE 熱交換器を指定するにはどうすればよいですか?{0}

デュアルモードの要件-

化学プロセス反応器は、加熱段階 (95 度での吸熱反応) と冷却段階 (生成物を安定化するために 25 度まで急冷) を繰り返します。副反応を防ぐために、相間の移行は 15 分以内に行わなければなりません。単一の-サービス熱交換器-蒸気のみまたは冷却水のみ-ではこれを達成できません。 2 つの別個の熱交換器が原子炉内に密集し、制御が複雑になります。

二重回路を備えた PTFE 熱交換器-単一の支持フレームに統合された 2 つの独立したチューブ束-が問題を解決します。 1 つの回路は加熱用の蒸気供給に接続します。もう 1 つは冷却用の冷水供給源に接続します。両方の回路は同じプロセス側流路を共有し、同じ反応器容積を占有しますが、ユーティリティ側では油圧的に独立しています。

加熱が必要な場合、蒸気は回路 A を流れ、回路 B は遮断されます。冷却が必要な場合、回路 B には冷水が流れ、回路 A は排水されて隔離されます。この移行には、一方の回路のバルブを閉じ、もう一方の回路のバルブを開くことと、反対側の媒体を導入する前に残留加熱媒体または冷却媒体を除去するための簡単なパージが含まれます。

デュアル回路設計レイアウト

2 つの回路はチューブ バンドル内でインターリーブされ、回路 A と回路 B のチューブが各行で交互に配置されます。この交互配置により、どの回路がアクティブであるかに関係なく、熱伝達がバンドル断面全体で均一になります。-回路 A のチューブが一方の側に集中し、回路 B がもう一方の側に集中している場合、単一回路の動作中にプロセス流体の温度が不均一になります。-。

各回路には、独自の入口ヘッダーと出口ヘッダー、スチーム トラップ (加熱回路用)、および凝縮水ドレンがあります。ヘッダーは、設置時やメンテナンス時に明確に識別できるように、色分けまたはラベルが付けられています。-回路は出荷前に個別に圧力テストが行​​われます。-

チューブの材質は同一であり、-どちらの回路も同じ PTFE グレードと壁厚を使用しています-ので、どちらも同じ耐用年数と耐薬品性を備えています。唯一の違いはユーティリティ接続です。回路 A のヘッダーは蒸気の流れに合わせたサイズになっています。回路 B のヘッダーは、より高い体積率での冷水の流れに合わせたサイズになっています。

表 1: デュアル回路 PTFE 熱交換器仕様 (50 kW 加熱 / 40 kW 冷却)

移行シーケンスとコントロール

加熱から冷却に移行するには、冷水を導入する前に回路 A から蒸気と凝縮水をパージする必要があります。反応器の PLC または DCS によって制御されるパージ シーケンスは、次の手順に従います。蒸気供給バルブを閉じ、凝縮水ドレン バルブを開き、回路を 60 秒間減圧して排水し、ドレン バルブを閉じ、冷水供給バルブと戻りバルブを開きます。

冷却から加熱への移行も同様です。冷水バルブを閉じ、ドレンバルブを開いて回路を空にし、60 秒間排水を許可し、ドレンを閉じ、熱衝撃を防ぐために蒸気バルブをゆっくりと開きます。

パージ手順は、蒸気が冷水システムに入るのを防ぎ（ウォーターハンマーを引き起こす可能性がある）、冷水が蒸気システムに入るのを防ぎます（凝縮水汚染を引き起こす可能性があります）。両方の回路のチェックバルブにより、バルブ漏れ時の相互汚染に対する追加の保護が提供されます。-

スペースとコスト効率

デュアル回路設計は、2 つの別個の熱交換器に必要な反応器容積の約 60% を占めます。-サポートフレームの共有、設置作業の共有、および単一セットのプロセス接続により、2 つの独立した熱交換器を設置する場合と比較して、総設置コストが約 30 ～ 40% 削減されます。

インターリーブされたチューブ配置により、単一回路の動作中にプロセス側の温度が均一になるという追加の利点が得られます。{0}{1}バンドル内の 1 つの回線の物理的な位置に対応するホット スポットやコールド スポットはありません。

まとめ

デュアル回路機能を備えた PTFE 熱交換器は、チューブを交互に配置した単一フレームに 2 つの独立したチューブ バンドルを統合し、加熱モードと冷却モード間の素早い移行を可能にします。{0}各回路は、独立したヘッダー、バルブ、および制御装置を備えたそれぞれのユーティリティに接続します。自動化されたパージ シーケンスにより、ユーティリティの相互汚染を引き起こすことなくモード間の安全な移行が保証されます。-

デュアル回路設計により、個別の熱交換器と比べてリアクターのスペースが節約され、設置コストが削減され、同時に単一回路の動作中に均一なプロセス側温度が提供されます。{{1}{2}}

デュアル回路 PTFE 熱交換器仕様のエンジニアリング サポートは、加熱および冷却の義務、プロセス温度要件、移行時間の目標、利用可能なユーティリティ仕様を提出すると利用可能になります。