石墨冷凝器广泛应用于电石乙炔法PVC生产中与HC1气体或盐酸相关的工艺过程。主要设备有:氯氢处理工段用氯化氢冷却器,混合冷冻脱水用一、二级石墨冷却器,预热器及合成气冷却器,盐酸冷却器,乙烯氧氯化法工艺精馏工段中EDC冷却器等。结构形式有列管式和圆块式石墨冷凝器两种。
圆块式石墨冷凝器为目前较先进、性能较优越的一种石墨冷凝器。圆柱体换热块采用标准单元块,具有较高的结构强度,该结构不采用胶黏剂,而采用聚四氟乙烯O型圈密封介质,加装压力弹簧作热胀冷缩的自动补偿机构,采用短通道,增加再分配室,以提高紊流效应而提高传热效率,因而该冷凝器具有结构强度高、耐温耐压性能强、抗冲击性能好、传热效率高、使用寿命长并便于检修等优点,广泛用作加热器、冷却器、冷凝器。
石墨材料经浸渍剂浸渍、热处理后,变成不透性石墨材料。不透性石墨具有耐腐蚀性好、热导率高、使用温度较高等优点。用于加工圆块式石墨冷凝器换热零部件的不透性石墨材料因所采用的石墨材料的石墨化程度、颗粒大小及所用浸渍剂的不同,可直接影响整个设备的换热性能、耐腐蚀性能、使用寿命和安全性能。
(1)石墨化程度。石墨材料可分为半石墨化材料和石墨化材料两大类。半石墨化材料热导率低于石墨化材料,不宜用作换热零部件。石墨化材料热导率λ≥100～130W/(m·Ｋ),耐温差急变性能优于半石墨化材料。石墨化程度高低直接影响设备的换热效果,国外现已全部采用细颗粒化工专用石墨化材料。我国新颁布的TSGR0001-2004《非金属压力容器安全技术监察规程》和HG/T2370-2005《石墨制化工技术条件》中石墨制压力容器推荐使用接近国外标准的A级石墨材料。
(2)颗粒大小。构成石墨材料的颗粒度越大,则材料的表观密度越小,机械强度越低。颗粒间的孔洞越大,钻孔时可能暴露更多通孔,孔隙率增高。为达到使用要求的致密性,则浸渍剂的用量就会增多,影响浸渍质量和不透性石墨的导热性能。密度大,则机械强度大。所以选用表观密度大的石墨材料(如细颗粒A级)进行浸渍热处理后加工生产的设备质量稳定性和安全性高,使用效果更好。
(3)浸渍剂。浸渍剂用于在石墨材料中填充空隙,选用的浸渍剂不同,会直接影响不透性石墨的耐腐蚀性。浸入量直接影响不透性石墨换热部件的使用温度和耐蚀程度。浸渍真空度大,加压压力高,可减少浸渍次数,换热效果亦优于传统浸渍工艺
PVC生产过程中使用的石墨设备可分为液-液、气-液换热两种形式。应用圆块式石墨冷凝器的两种流体的流向为错流和简单折流。即纵向沿一个方向流动,而横向(冷却水或冷冻盐水)先沿与纵向呈垂直的方向流动,然后折回向相反方向流动,如此反复地作折流运动。
圆块式与列管式石墨冷凝器因结构形式不同,换热效果亦不同。
搪玻璃冷凝器
石墨冷凝器
螺旋板冷凝器