双壳程阳极保护成品硫酸冷却器的设计

莫春萍，田 静，李治民，陶晓宇，赵尔滨

（1.天华化工机械及自动化研究设计院有限公司，甘肃 兰州 730000；2.中国石油天然气股份有限公司吉化（揭阳）分公司，广东 揭阳 522000）

阳极保护浓硫酸冷却器自1989 年开始工业应用以来，由于运行安全可靠、使用寿命长、操作方便、可以回收低温位热能等优点，已经完全替代原有的铸铁排管冷却器，成为硫酸装置中的关键设备。大型硫酸装置中干吸酸冷却器由于循环酸量大、热量大，造成所需换热面积相对较大，压降较高。成品硫酸冷却器工艺特点则正好相反，首先，为方便储存，成品硫酸温度一般需要冷却至39 ℃左右，否则会出现酸温过高而导致储罐被腐蚀，其出口温度与循环水侧出口温度接近，形成了温度交叉，需要增加换热管长度避开交叉点，才能满足工艺要求；其次成品硫酸换热温差大，循环硫酸量很小，热量小，导致酸侧、水侧流速都很低，难以形成湍流模式，在一定程度上增加了换热面积。

为了有效提高阳极保护成品硫酸冷却器的对流传热系数，在对比单壳程单管程、单壳程双管程设计后，最终确定采用双壳程双管程结构。通过中间隔板将壳程分割为2 个半圆筒形，截面积缩小1/2，使壳程介质的流速提高一倍，雷诺数得到提高，管程介质与壳程介质由单壳程双管程的一半并流、一半逆流变成纯逆流，极大地改善了流体的湍流程度，减小了设备换热面积，使阳极保护成品硫酸冷却器具有结构紧凑、换热效率高、成本低、所需投资少等优势。……