用于纯碱工业的碳化塔换热段结构的制作方法

本技术涉及纯碱工业设备，特别是用于纯碱工业的碳化塔换热段结构。

背景技术：

1、纯碱是重要的基础化工产品。一直以来，“三酸两碱合成氨”是我国无机化工工业的代表，其中的两碱就是指纯碱和烧碱。作为传统的无机化工产业，经过多年的技术发展，纯碱工业装置越来越大型化，形成了规模效应。碳化塔是纯碱工业的核心设备，单套装置及设备越来越大型化，国内代表性的碳化塔直径达到3.4米，塔高接近30米。碳化塔内碳酸化过程以及结晶过程中产生大量的反应热和相变热，为了保证生产的正常进行，碳化塔内需要设置大量的换热管，及时移走反应热和结晶热。目前由于碳化塔的大型化，单套装置的产量很大，换热管内的循环冷却水量非常大，冷却水的进出口接管的管径也很大。碳酸化及结晶过程中存在晶间腐蚀现象，因此，通常选用不锈钢换热管。由于碳化塔直径较大且操作压力也较高，碳化塔筒体壁厚比较大，为了降低碳化塔的制造成本，碳化塔筒体选用碳钢内衬不锈钢的复合板制造。

2、在大直径且操作压力较高的设备筒体上设置较大的接管，需要在设备上进行大尺寸开孔，目前无论是在理论计算方面还是在加工工艺方面都还有不确定的地方。实际加工过程存在设备形变控制难度大，筒体变形不宜复原等现象，甚至因加工过程产生的筒体变形导致设备加工过程中的半成品报废。

3、碳化塔内换热管数量较多且布置密集，传统的加工方法中，换热管只能在筒体外部与筒体通过焊接方式固定，换热管与内衬复合层之间无法焊接固定，换热管和内衬复合层之间会有细微的间隙，降低了复合层的密封效果，会产生本质泄露，由于换热管和筒体本体材料之间是异质材料之间的焊接，降低复合板的耐腐蚀效果，甚至造成设备腐蚀损坏。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于：提供一种用于纯碱工业的碳化塔换热段结构，该碳化塔避免在大型筒体上进行大尺寸开孔的技术难题，实现完全的同质材料之间的焊接固定和密封，避免传统加工方法中换热管不能和筒体内衬层之间进行焊接固定和密封的缺陷，克服传统加工方法中潜在的本质泄露而导致的设备腐蚀问题，同时也克服传统加工方法中因为异质材料之间的焊接而产生的潜在腐蚀难题。

2、本实用新型的技术解决方案是：该用于纯碱工业的碳化塔换热段结构，包括换热段筒体和换热管，换热段筒体由筒体本体层和筒体内衬层组成；其特征是：在换热段筒体上沿轴线对称开若干安装孔，安装孔内设置套管，套管焊接固定在筒体内衬层和筒体本体层上，对称的两个套管内穿过一个换热管，每个换热管的两端分别在筒体本体层外与套管焊接固定，换热管一端在筒体本体层外汇总连接在冷却水的进水管箱上，换热管另一端在筒体本体层外汇总连接在冷却水的出水管箱上。

3、更进一步的设计是：套管在筒体本体层和筒体内衬层的内外的延伸段满足机械加工要求即可。

4、采用以下步骤制备用于纯碱工业的碳化塔换热段结构：在换热段筒体上沿轴线对称开若干安装孔，安装孔内设置套管，套管在筒体本体层和筒体内衬层的内外的延伸段满足机械加工要求即可；在筒体内对筒体内衬层和套管进行焊接固定，在筒体外对套管和筒体本体层进行焊接固定；套管焊接固定完成后，对称的两个套管内穿过一个换热管，每个换热管的两端分别在筒体本体层外与套管焊接固定；换热管一端在筒体本体层外汇总焊接连接在冷却水的进水管箱上，换热管另一端在筒体本体层外汇总焊接连接在冷却水的出水管箱上。

5、本实用新型的碳化塔换热段结构有如下优点：

6、1、采用碳化塔内的每根换热管与筒体垂直相连，每根换热管与筒体焊接方式固定，换热管的两端在塔外分别汇总在冷却水的进水管箱和出水管箱上，再与循环冷却水装置连接，避免在筒体上进行大尺寸开孔设计，降低制造困难。

7、2、在换热段筒体上沿轴线对称开若干安装孔，安装孔内设置套管，由于套管和筒体内衬层可以在筒体内焊接，解决了传统加工方法中换热管与筒体内衬层之间无法焊接固定、密封的缺陷，避免潜在的本质泄露问题。

8、3、套管的材质采用不锈钢材料，由于换热管与套管是同质材料之间的焊接固定，克服了传统加工方中异质材料之间的焊接导致的焊缝耐腐蚀性能下降问题，实现了筒体采用复合板材料制造而产生的耐腐蚀功能。

9、4、套管在筒体本体层和筒体内衬层的内外的延伸段满足机械加工要求即可，由于套管在筒体内外足够短，可以在筒体内对套管和筒体内衬层进行焊接固定，在套管与筒体内衬层焊接完成后，再在筒体外部对套管和筒体外层本体进行焊接。

10、5、采用在筒体的换热管安装孔内设置套管，保证套管和筒体内衬层能够实现焊接固定和密封，避免了在筒体上开孔直接穿管只能进行换热管和筒体本体材料进行焊接固定和密封的缺点，在保证焊接质量的前提下，实现设备完全无泄露，避免了无套管导致的潜在的设备腐蚀缺陷。

11、6、冷却水的进水管箱和出水管箱虽然也很大，但它是在碳化塔筒体外加工的，避免了筒体上大开孔的理论与技术难题。

12、7、本实用新型也适用于其他内衬复合板筒体的开孔、焊接固定和密封加工制造。

技术特征：

1.用于纯碱工业的碳化塔换热段结构，包括换热段筒体和换热管，换热段筒体由筒体本体层和筒体内衬层组成；其特征是：在换热段筒体上沿轴线对称开若干安装孔，安装孔内设置套管，套管焊接固定在筒体内衬层和筒体本体层上，对称的两个套管内穿过一个换热管，每个换热管的两端分别在筒体本体层外与套管焊接固定，换热管一端在筒体本体层外汇总连接在冷却水的进水管箱上，换热管另一端在筒体本体层外汇总连接在冷却水的出水管箱上。

2.根据权利要求1所述的用于纯碱工业的碳化塔换热段结构，其特征是：套管在筒体本体层和筒体内衬层的内外的延伸段满足机械加工要求即可。

3.根据权利要求1所述的用于纯碱工业的碳化塔换热段结构，其特征是该用于纯碱工业的碳化塔换热段结构的加工方法包括以下步骤：在换热段筒体上沿轴线对称开若干安装孔，安装孔内设置套管，套管在筒体本体层和筒体内衬层的内外的延伸段满足机械加工要求即可；在筒体内对筒体内衬层和套管进行焊接固定，在筒体外对套管和筒体本体层进行焊接固定；套管焊接固定完成后，对称的两个套管内穿过一个换热管，每个换热管的两端分别在筒体本体层外与套管焊接固定；换热管一端在筒体本体层外汇总焊接连接在冷却水的进水管箱上，换热管另一端在筒体本体层外汇总焊接连接在冷却水的出水管箱上。

技术总结
本技术公开了用于纯碱工业的碳化塔换热段结构，碳化塔换热段结构包括换热段筒体和换热管，换热段筒体由筒体本体层和筒体内衬层组成；在换热段筒体上沿轴线对称开若干安装孔，安装孔内设置套管，套管焊接固定在筒体内衬层和筒体本体层上，对称的两个套管内穿过一个换热管，每个换热管的两端分别在筒体本体层外与套管焊接固定，换热管一端汇总连接在冷却水的进水管箱上，换热管另一端汇总连接在冷却水的出水管箱上。该碳化塔避免了在大型筒体上进行大尺寸开孔的技术难题，实现同质材料之间的焊接固定和密封，避免换热管不能和筒体内衬层进行焊接固定和密封的缺陷，克服潜在的本质泄露而导致的设备腐蚀问题。

技术研发人员：许明达,刘峄,纪文,刘成进,于大海
受保护的技术使用者：江苏科圣化工机械有限公司
技术研发日：20230714
技术公布日：2024/1/15