聚四氟乙烯換熱器是一類重要的換熱器設(shè)備，它的開發(fā)、發(fā)展和實際應(yīng)用經(jīng)歷了二十多年的演變歷程，現(xiàn)已擁有許多不同結(jié)構(gòu)、不同用途及性能的聚四氟乙烯制品。當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)中使用較為普遍的是列管式和盤管式換熱器。本文結(jié)合近幾年來它在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用，簡要介紹其發(fā)展現(xiàn)狀、工業(yè)應(yīng)用及其今后的發(fā)展方向。

1? 聚四氟乙烯換熱器的研制

　1.1　概述

　聚四氟乙烯換熱器是上化工設(shè)備的新品種, 由于聚四氟乙烯材質(zhì)的耐蝕性冠于多種合金、非金屬甚至貴金屬, 如黃金、銀、鋯等,故此類設(shè)備對解決制藥、石油化工等工業(yè)中的強(qiáng)腐蝕性流體物料的換熱問題具有重要意義。據(jù)資料報道, 美、英、法、德、意、日等國家已廣泛使用了這種新設(shè)備, 而我國此項設(shè)備的制造和應(yīng)用尚沒有全面展開。但隨著我國工業(yè)和科技的發(fā)展, 必將有利地促進(jìn)聚四氟乙烯材料的研究和應(yīng)用。聚四氟乙烯換熱設(shè)備是在工業(yè)上需要既耐腐蝕又具有高潔凈率換熱材質(zhì)的局面下問世的。據(jù)資料介紹, 1965 年美國杜邦公司研制成功聚四氟乙烯鹽酸冷凝吸收器, 代替了傳統(tǒng)的陶瓷鹽酸冷凝吸收器、玻璃冷凝吸收器及石墨設(shè)備, *地提高了換熱設(shè)備的耐蝕性和換熱介質(zhì)的潔凈率, 此后在石油化工、硫酸、醫(yī)藥、電鍍、輕工等領(lǐng)域逐步得到廣泛的應(yīng)用。

1985年鄭州工業(yè)大學(xué)開展了聚四氟乙烯換熱設(shè)備的制造工藝的研究工作。通過試制、試用并積累數(shù)據(jù), 目前已探索出可行的聚四氟乙烯換熱器制造工藝并設(shè)計、試制出適合我國工業(yè)應(yīng)用的各種氟塑料換熱器。

1．2　研究成果

　氟塑料換熱器制造工藝方面

聚四氟乙烯換熱器制造工藝:研制了一種“氟塑料換熱器F- 4 管板限施壓加熱焊接法”工藝, 解決了四氟管焊接技術(shù)關(guān)鍵。目前此工藝已用于工業(yè)性生產(chǎn), 其技術(shù)為鄭州工業(yè)大學(xué)*, 其特點(diǎn)為所需設(shè)備簡單, 投資少并能解決實際問題。

（2）聚四氟乙烯換熱器制造方面；

聚四氟乙烯換熱器制造分為A焊接設(shè)備制造（自制）、B工裝夾具制造、C工序工藝、流程三個步驟

焊接設(shè)備制造—焊接爐

聚四氟乙烯換熱器采用F-4管板限脹施壓加熱焊接工藝進(jìn)行管板焊接，此焊接技術(shù)部天界任何焊接劑，換熱器成品內(nèi)件全四氟結(jié)構(gòu)材料以保證耐腐蝕性能要求。在所有工序中，焊接工藝是換熱器制造的關(guān)鍵技術(shù)工序。

自制焊接爐所需投資少，設(shè)備簡單，易于工人操作控制，便于定期維護(hù)維修。焊接牢固性高，焊接面質(zhì)量好。其焊接后焊縫機(jī)械強(qiáng)度等指標(biāo)高于四氟管本身的物理機(jī)械性能所以焊接爐是四氟換熱器制造中zui重要設(shè)備。

工裝制造

主要工裝部件為各系列限脹模具，焊接加熱鋼芯、輔助工裝夾具等，具體附分系列詳細(xì)制造圖紙。

1.2.2　工業(yè)用的各種聚四氟乙烯換熱器設(shè)計、試制方面　自1995 年到今已設(shè)計、試制了多種結(jié)構(gòu)不同的氟塑換熱器, 如管殼式、盤管浸入式和U型管浸入式, 經(jīng)工業(yè)實際應(yīng)用, 有數(shù)種效果較理想, 并在國內(nèi)已實施工業(yè)化生產(chǎn)。目前在工業(yè)上應(yīng)用的聚四氟乙烯換熱器zui大換熱面積達(dá)280 平方米臺。換熱管達(dá)2000 根。

2　我國聚四氟乙烯換熱器的應(yīng)用

目前聚四氟乙烯換熱器的類型較多, 性能各有特色, 大體上可以分為以下幾種:

　（1）管殼式: 是應(yīng)用領(lǐng)域zui廣, 使用量zui大的一類, 目前單臺zui大面積達(dá)280m 2。

（2）浸入式: 又分為U 型浸入式和盤管浸入式兩類。由于采用的材質(zhì)F4 化學(xué)性能穩(wěn)定, 即使將F4 材料溶于“王水”中煮沸亦不會發(fā)生反應(yīng), 故其制品可用于強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)氧化劑等流體物料的換熱過程, 例如用來作苛性溶液、氫氟酸、硝酸混合物、20% 發(fā)煙硫酸、各種有機(jī)酸、氯氣、溴、有機(jī)溶劑等流體物料的加熱、冷凝之用。由于F4 表面的自由能很低, 只有119Pa, 加上其膨脹系數(shù)較一般污垢為大, 所用管子具有撓性, 易于震動, 這就大大減少了結(jié)垢堵塞的機(jī)會。由于列管管束采用薄壁細(xì)管, 單位體積內(nèi)包容的換熱面積比普通列管式增加了數(shù)倍, 彌補(bǔ)了F4 用做傳熱材料其導(dǎo)熱系數(shù)過低的缺點(diǎn)。在一般情況下, 設(shè)備的總傳熱系數(shù)K 為209_ 291W ?m 2·K。同時由于采用了小口徑換熱管, 設(shè)備在使用溫度范圍內(nèi)管程殼程均能承受一定的介質(zhì)壓力, 許用溫度范圍及壓力如下:

許用溫度范圍: - 50—150℃

許用壓力范圍: 管程壓力015M Pa

殼程壓力013M Pa

3　聚四氟乙烯換熱器在工業(yè)中的應(yīng)用實例

自1995年至今已制造了一大批不同類型的工業(yè)用F4 換熱器制品, 這些制品已投入生產(chǎn)應(yīng)用, 絕大部分應(yīng)用成功, 其中FHL K- 6×015- 325- 10 型在生產(chǎn)中取得了較顯著的效果, 現(xiàn)舉一例介紹如下。

（1）設(shè)備型號: FHL K- 6×015- 325- 10;

（2）應(yīng)用單位: 北京第二制藥廠;

（3）使用工藝條件: 維生素B6 生產(chǎn)流程有機(jī)溶媒、鹽酸、水蒸氣混合工段冷凝; 其中

管程:

　　介質(zhì): 有機(jī)溶媒、鹽酸、水蒸氣

　　溫度:100℃

　　壓力: 微負(fù)壓

殼程:

　　　介質(zhì): 冷卻水

　　　溫度: 常溫

　　　壓力:012MPa

（4）測定數(shù)據(jù):

管程進(jìn)口: 平均溫度100℃。

管程出口: 平均溫度45℃。

操作時間: 約3 小時。

產(chǎn)量: 有機(jī)溶媒、鹽酸冷凝液150 公斤左右（約50kg?h ）。

（5）使用時間: 從1985 年起至今已正常運(yùn)轉(zhuǎn)13 年, 目前仍在繼續(xù)使用。

（6）效果: ①鋼制設(shè)備安裝后使用一次就發(fā)現(xiàn)腐蝕, 后改用石墨冷凝器, 平均壽命約1

年, 且安裝維修易出現(xiàn)問題。換上F4 換熱器后已正常運(yùn)轉(zhuǎn)10 年, 較前者壽命長10 倍, 仍在繼續(xù)使用, 且傳熱效率較穩(wěn)定; ②安裝簡易, 運(yùn)輸方便, 制品由鄭州用汽車運(yùn)送北京, 途中經(jīng)受顛簸震動, 安裝使用均未發(fā)現(xiàn)由此而造成的異?，F(xiàn)象。北京第二制藥廠的應(yīng)用結(jié)果顯示了聚四氟乙烯換熱器具有小巧玲瓏、高效耐用的特點(diǎn), 其技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果十分明顯。

4　存在的問題及發(fā)展方向

　　就目前來講, 聚四氟乙烯換熱器管板焊接技術(shù)較難掌握, 制作遠(yuǎn)達(dá)不到機(jī)械化和自動化,尚待進(jìn)一步探索改進(jìn)。與其它任何材質(zhì)的換熱器一樣, 氟塑料換熱器不是任何條件下都能使用的設(shè)備, 應(yīng)用時必須根據(jù)它的特性, 合理使用才能收到預(yù)期技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。由于采用小口徑薄聚四氟乙烯換熱管, 故其溫度使用范圍和耐壓程度受到*限制, 同時必須預(yù)防機(jī)械性損傷。為預(yù)防較大介質(zhì)顆粒產(chǎn)生堵塞, 有必要在換熱器入口處安裝顆粒分離器, 如果顆粒濃度不高, 可定期使流體反向流動, 這樣從一定程度上增加了設(shè)備的適用性。由于聚四氟乙烯的管板焊接工藝原理不同于鋼制換熱器管板焊接, 就目前來講還無法進(jìn)行內(nèi)部焊接質(zhì)量檢測,只能通過宏觀檢驗手段, 如水壓試驗或氣密性試驗, 來確定焊接面的牢固性。對焊接面上存在的個別缺陷無法立即測定, 只能在使用一段時間后定期檢查彌補(bǔ)。

聚四氟乙烯換熱器具有十分廣闊的發(fā)展前景, 加強(qiáng)對F4 基材料研究、開發(fā)新品種新系列以提高產(chǎn)品的應(yīng)用范圍是今后發(fā)展的主要方向。我國市場廣闊, 氯堿、硫酸、化肥、醫(yī)藥等行業(yè)設(shè)備也要更新?lián)Q代, 因而需要大量的、*的聚四氟乙烯設(shè)備。

本文公開發(fā)表于《化工裝備技術(shù)》第16卷第6期，論文作者馬雙林（原鄭州工業(yè)大學(xué)氟塑換熱器項目負(fù)責(zé)人）鄭重聲明: 聚四氟乙烯換熱器是高?？蒲信c市場需求結(jié)合形成的*產(chǎn)品，本校校本部自2010年已停止四氟換熱器項目工業(yè)生產(chǎn)及市場銷售，不承擔(dān)任何公司的四氟換熱器業(yè)務(wù)及質(zhì)量關(guān)聯(lián)責(zé)任.任何公司假冒學(xué)校名義營銷及廣告摘錄論文均為侵權(quán)行為。鄭州工業(yè)大學(xué)推廣轉(zhuǎn)讓聚四氟乙烯換熱器制造工藝技術(shù)和設(shè)備工裝制造及四氟制品制造工藝，歡迎惠顧。

地址：鄭州工業(yè)大學(xué)

：馬雙林

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關(guān)鍵詞：分離器