pta装置钛制换热器的结构及设计

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1、PTA装置钛制换热器的结构及设计原作者：贾起亮出处：中国石化笕kl洛阳石汕化工工程公司（河南宵洛阳市471003）【关键词】换热器【论文摘要】PTA装究钛制换热器的结构及设汁屮国石油化工股份冇限公司洛阳分公司化纤工程225kt/a精对苯二甲酸（PTA）装置于1998年开工建设,2000年全而建成并投产，引进W外技术和设备,K中钛材换热器从W外引进。该装H于2003年进行了一次扩能改造，由洛阳石汕化工工程公司没计，其中增加的一台钛没备氧化反应器二级冷凝器立足于国内设计，国内制造，一方而，节省了投资，另一方而，通过设计加深了对化纤丁程PTA装置钛材换热器的设计、制造、检验、使用等

2、各个环节的汄识。1钛材换热器的基本情况名称:氧化反应器二级冷凝器（BE113A）规格：BEM12002.1/0.426809.7/19I设计条件（见表1）表1钛材换热器基本情况项目壳程管程介质凝结水•蒸汽氣化反应器气相（含醋酸）工作温度（入/出）/r134.4/134.6173.5/142髙工作压力/MPa0.261.24设计温度/r163228设计压力/MPa0.42/0.12.1腐蚀裕5!?'mm0程数11设备采川直立悬挂忒结构，换热器采川固记管板结构，考虑钛筲与钢壳体不冋的操作温度及膨胀系数，在壳程设a膨胀节以吸收不同的膨胀差。2钛材换热器的选材及依据2.1选用钛材的原

3、则及必要性在某种腐蚀条件下，不锈钢与铜等常用耐蚀金屈无法满足没备防腐蚀使用的耍求，这时钛制设备将是一个合理的选择。在某种腐蚀条件下，不锈钢和其它常川金属材料里可以使川，但腐蚀率较商，使用寿命较短，如用钛材，则耐腐蚀性好，使用可靠性高，寿命长，此吋需对两种材料进行技术经济全面比较，只有在技术经济万面有明敁优势吋才能采用钛设备。2.2钛材换热器的工作条件及选材该装置采用以对苯二T酸为原料的液相空气氣化法,反应温度为160〜230°C,鉍化产物为对苯二甲酸。反应以空气为氧化剂，醋酸为溶剂，在液相屮进行。溶剂在反应器屮沸腾蒸发,从塔顶离开，带走反应产生的热S，进入氧化反应器冷凝器。通

4、过冷凝器，管程的醋酸蒸气将冷凝,送脱水塔冋收。对高温氧化工段,凡接触溴离子催化剂和醋酸物料、温度大于105'C的设备材质大多选用纯钛，原同类进口没各醋酸冷凝器A,B与本次换热器选材比较见表2。表2进口同类设备与本次设计比较项目进口同类设备本次设计肥13A氧化反应冷凝器管程封尖SB49♦TP2H(16NfciR4-TAI壳程筒体SM41B16MnR换热管TTH35-DTA2管板SM50BTP35M16Mn+■TA92.3钛材换热器的失效特点醋酸冷凝器是PTA装罝中关键的冷凝设备，氧化工段的醋酸蒸气及含溴醋酸会使含钼不锈钢在几个门内快速腐蚀，100°C以上的含溴醋酸腐蚀更为严重,

5、不仅会产生严重点蚀,也使含钔不诱钢的均匀腐蚀率大大增加，故温度大于105°C设备大多选用钛材。钛的钝化膜能抗低温或岛温的含溴醋酸的强烈腐蚀，但在W化工段174°C->155°C->100°C的醋酸蒸气屮，缺水的条件下，钛的钝化脫不易重新形成，长期使用后也会产生腐蚀，先是表面发灰、发黑，形成黑色的氢化物TiH215,并H.IIh'd钛基体rt渗透，表面黑色氧化物的生长破坏/钛氢化物与钛M体的粘着性，W而促进了膜的开裂，易丁被流动的醋酸蒸气冲走，不断露出新鲜表而，反复被氢化破坏，引起氢化腐蚀。为防止醋酸蒸气对钛的腐蚀,应对钛农而进行预氧化处理。3钛材换热器的结构设计3.1设计原则

6、严格避免钢、钛互熔的焊接结构。山于铁等其它金属熔于钛焊缝中会形成硬而脆的金属间化介物，极人地降低焊缝頌性，并降低其耐蚀性，钛不能S接熔焊在钢板卜.，因此，在钛复介板设务的设计中，必须考虑设缶结构及焊缝的处理，复层与基层ft焊接接头处没有连接强度，因而钛复层不能参加强度计算，不考虑钛层承受载荷，只起耐蚀作用，载荷全由基层钢承受。3.2钛S合衬板结构没计管程封失与管程法兰或管程壳体对接焊缝采用16MnR+TA1复合紂板结构,其屮壳体采用TA1复层，法兰面采用TA9复层。如图1所示。图1结构为分段衬里后再组焊的衬里连接结构，该结构受力性能好，衬里及焊缝丁.艺易笮握，为了提岛环焊缝处

7、衬里的贴紧度和保证钛焊缝的焊接质量，要求碳钢简体组焊时，环焊缝的错边量要小。1管程封头与管程法兰对接焊缝3.3接管衬里与壳体衬里及法兰衬里的连接接管衬里与壳体衬里及法兰衬里的连接应考虑由于两种材料的膨胀不同，以及在水压试验过程中产生的弹性扭曲和局部塑性变形，引起壳体与接管衬里之间的相对位移，如图2所示。接管衬里与壳体衬里及法兰衬里的连接上述结构为接管与壳体衬坐后，在接管衬里外血再套入一个宽60mm,焊度等于衬坐板厚的钛环，然后将环与克体衬里挤接,与接管衬里角焊或对焊,该结构易于实现。图2上部是克体法兰与