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郑州工业大学马双林聚四氟换热器的开发、发展和实际应用经历了二十多年的演变历程,本文简要介绍其发展现状、工业应用及其今后的发展方向。关键词聚四氟换热器技术转让聚四氟换热器是一类重要的换热器设备,它的开发、发展和实际应用经历了二十多年的演变历程,现已拥有许多不同结构、不同用途及性能的聚四氟制品。当前工业生产中使用较为普遍的是列管式和盘管式换热器。本文结合近几年来它在化工生产中的应用,简要介绍其发展现状、工业应用及其今后的发展方向。1聚四氟换热器的研制11概述聚四氟换热器是国际上化工设备的新品种,由于聚四氟材质的耐蚀性冠于多种合金、非金属甚至贵金属,如黄金、银、锆等,故此类设备对解决制药、石油化工等工业中的强腐蚀性流体物料的换热问题具有重要意义。据资料报道,美、英、法、德、意、日等国家已广泛使用了这种新设备,而我国此项设备的制造和应用尚没有全面展开。但随着我国工业和科技的发展,必将有利地促进聚四氟材料的研究和应用。聚四氟换热设备是在工业上需要既耐腐蚀又具有高洁净率换热材质的局面下问世的。据资料介绍,1965年美国杜邦研制成功聚四氟盐酸冷凝吸收器,代替了传统的陶瓷盐酸冷凝吸收器、玻璃冷凝吸收器及石墨设备,极大地提高了换热设备的耐蚀性和换热介质的洁净率,此后在石油化工、硫酸、医药、电镀、轻工等领域逐步得到广泛的应用。1985年郑州工业大学开展了聚四氟换热设备的制造工艺的研究工作。通过试制、试用并积累数据,目前已探索出可行的聚四氟换热器制造工艺并设计、试制出适合我国工业应用的各种氟塑料换热器。12研究成果氟塑料换热器制造工艺方面聚四氟换热器制造工艺研制了一种氟塑料换热器4管板限施压加热焊接法工艺,解决了四氟管焊接技术关键。目前此工艺已用于工业性生产,其技术为郑州工业大学独创,其特点为所需设备简单,投资少并能解决实际问题。2聚四氟换热器制造方面聚四氟换热器制造分为焊接设备制造(自制)、工装夹具制造、工序工艺、流程三个步骤焊接设备制造焊接炉聚四氟换热器采用4管板限胀施压加热焊接工艺进行管板焊接,此焊接技术部天界任何焊接剂,换热器成品内件全四氟结构材料以保证耐腐蚀性能要求。在所有工序中,焊接工艺是换热器制造的关键技术工序。自制焊接炉所需投资少,设备简单,易于工操作控制,便于定期维护。焊接牢固性高,焊接面质量好。其焊接后焊缝机械强度等指标高于四氟管本身的物理机械性能所以焊接炉是四氟换热器制造中最重要设备。工装制造主要工装部件为各系列限胀模具,焊接加热钢芯、辅助工装夹具等,具体附分系列详细制造图纸。122工业用的各种聚四氟换热器设计、试制方面自1995年到今已设计、试制了多种结构不同的氟塑换热器,如管壳式、盘管浸入式和型管浸入式,经工业实际应用,有数种效果较理想,并在国内已实施工业化生产。目前在工业上应用的聚四氟换热器最大换热面积达280平方米台。换热管达2000根。2我国聚四氟换热器的应用目前聚四氟换热器的类型较多,性能各有特色,大体上可以分为以下几种(1)管壳式是应用领域最广,使用量最大的一类,目前单台最大面积达2802。(2)浸入式又分为型浸入式和盘管浸入式两类。由于采用的材质4化学性能稳定,即使将4材料溶于王水中煮沸亦不会发生反应,故其制品可用于强酸、强碱、强氧化剂等流体物料的换热过程,例如用来作苛性溶液、氢氟酸、混合物、20发烟硫酸、各种有机酸、气、溴、等流体物料的加热、冷凝之用。由于4表面的自由能很低,只有119,加上其膨胀系数较一般污垢为大,所用管子具有挠性,易于震动,这就大大减少了结垢堵塞的机会。由于列管管束采用薄壁细管,单位体积内包容的换热面积比普通列管式增加了数倍,弥补了4用做传热材料其导热系数过低的缺点。在一般情况下,设备的总传热系数为。同时由于采用了小口径换热管,设备在使用温度范围内管程壳程均能承受一定的介质压力,许用温度范围及压力如下许用温度范围许用压力范围管程压力015壳程压力0133聚四氟换热器在工业中的应用实例自1995年至今已制造了一大批不同类型的工业用4换热器制品,这些制品已投入生产应用,绝大部分应用成功,其中型在生产中取得了较显著的效果,现举一例介绍如下。(1)设备型号(2)应用单位北京第二制药厂(3)使用工艺条件维生素6生产流程有机溶媒、盐酸、水蒸气混合工段冷凝其中管程介质有机溶媒、盐酸、水蒸气温度100压力微负压壳程介质冷却水温度常温压力012(4)测定数据管程进口平均温度100。管程出口平均温度45。操作时间约3小时。产量有机溶媒、盐酸冷凝液150公斤左右(约)。(5)使用时间从1985年起至今已正常运转13年,目前仍在继续使用。(6)效果钢制设备安装后使用一次就发现腐蚀,后改用石墨冷凝器,平均寿命约1年,且安装易出现问题。换上4换热器后已正常运转10年,较前者寿命长10倍,仍在继续使用,且传热效率较稳定安装简易,运输方便,制品由郑州用汽车运送北京,途中经受颠簸震动,安装使用均未发现由此而造成的异常现象。北京第二制药厂的应用结果显示了聚四氟换热器具有小巧玲珑、高效耐用的特点,其技术经济效果十分明显。4存在的问题及发展方向就目前来讲,聚四氟换热器管板焊接技术较难掌握,制作远达不到机械化和自动化,尚待进一步探索改进。与其它任何材质的换热器一样,氟塑料换热器不是任何条件下都能使用的设备,应用时必须根据它的特性,合理使用才能收到预期技术经济效果。由于采用小口径薄聚四氟换热管,故其温度使用范围和耐压程度受到极大限制,同时必须预防机械性损伤。为预防较大介质颗粒产生堵塞,有必要在换热器入口处安装颗粒分离器,如果颗粒浓度不高,可定期使流体反向流动,这样从一定程度上增加了设备的适用性。由于聚四氟的管板焊接工艺原理不同于钢制换热器管板焊接,就目前来讲还无法进行内部焊接质量检测,只能通过宏观检验手段,如水压试验或气密性试验,来确定焊接面的牢固性。对焊接面上存在的个别缺陷无法立即测定,只能在使用一段时间后定期检查弥补。聚四氟换热器具有十分广阔的发展前景,加强对4基材料研究、开发新品种新系列以提高产品的应用范围是今后发展的主要方向。我国市场广阔,碱、硫酸、化肥、医药等行业设备也要更新换代,因而需要大量的、先进的聚四氟设备。本文公开发表于化工装备技术第16卷第6期,论文作者马双林原郑州工业大学氟塑换热器项目负责郑重声明聚四氟换热器是高校科研与市场需求结合形成的典范产品,本校校本部自2010年已停止四氟换热器项目工业生产及市场销售,不承担任何的四氟换热器业务及质量关联责任任何假冒学校名义营销及广告摘录论文均为侵权行为。郑州工业大学推广转让聚四氟换热器制造工艺技术和设备工装制造及四氟制品制造工艺,欢迎惠顾。地址郑州工业大学马双林。
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