[發明專利]用于池式反應器或池式冷凝器的管板和熱交換器組件的制造方法；相應的管板和熱交換器組件

有效

• 申請號: 201380023333.X
• 申請日: 2013-05-02
• 公開（公告）號: CN104271309B
• 公開（公告）日: 2018-06-01
• 發明（設計）人: A·A·A·希爾德爾
• 申請（專利權）人: 斯塔米卡邦有限公司
• 主分類號: B23K31/02
• 分類號: B23K31/02;B01J19/02;B01J19/24;C07C273/04;F28F9/18;F28F19/06
• 代理公司: 北京尚誠知識產權代理有限公司 11322
• 代理人: 龍淳;顧小曼

本申請涉及用于在由氨和二氧化碳制備尿素中使用的池式反應器或池式冷凝器的管板(7)和熱交換器組件的方法，其中該方法包括由碳鋼材料級制造管板(7)并對該管板(7)設置奧氏體?鐵素體雙相不銹鋼級腐蝕防護層(8、9)，其中熱交換器包括至少一個奧氏體?鐵素體雙相不銹鋼級U形管(13)，該方法還包括通過管板(7)插入至少兩個奧氏體?鐵素體雙相不銹鋼級套管(11)，使得套管(11)的兩端沿遠離管板(7)的方向而延伸，該方法還包括將套管(11)，至少其相反兩端，至少連接至管板(7)的防護層(8、9)，且最后將至少一個U形管(13)的兩端連接至各個套管(11)。

技術領域

本發明涉及在包含高壓合成部的尿素設備中由氨和二氧化碳制備尿素的領域。具體而言，本發明涉及制造用于池式反應器或池式冷凝器的管板和熱交換器組件以用于在尿素設備中由氨和二氧化碳制備尿素的領域。

背景技術

對于尿素設備中尿素和二氧化碳的制備，這樣的設備可以包括高壓汽提器、高壓氨基甲酸鹽冷凝器、池式冷凝器或池式反應器。這樣的池式冷凝器或池式反應器可以是殼管式，其包括經管板延伸的基本上u形的管束。這樣的尿素設備例如記載在WO 2009/141346中。已知的池式反應器或池式冷凝器的殼側填充有高壓工序介質。設置在反應器或冷凝器中的U形管束填充有用于產生低壓蒸汽的蒸汽冷凝物。因為在殼側與管側之間存在較高的壓力差，管板必須設計成足夠牢固以承受兩側之間的壓力差。此外，對于制造這樣的池式反應器或池式冷凝器，管束的各個U形管必須與反應器或冷凝器的管板連接。由于管為U形，各個管與管板的連接包括較難且耗時的操作，這使得反應器或冷凝器難以構建。更加地，因為各個U形管束包括多個管，例如約500～5000個，優選地為1000～4000個，更優選地為1500～3000個管。結果，因較難的構建，這樣的池式反應器或池式冷凝器的制造成本較高。

因此，本發明的目的是提供在尿素設備中用來制備尿素的這類池式反應器或池式冷凝器的改進制造方法。更具體而言，本發明的目的是提供用于這類池式反應器或池式冷凝器的管板和熱交換器組件的制造方法，其使得各個管能夠以高效的方式與管板連接。

發明內容

根據本發明的一個方面，提供一種用于殼管式熱交換器例如池式反應器或池式冷凝器的管板和熱交換器組件的制造方法，其中該殼管式熱交換器用在由氨和二氧化碳制備尿素的裝置中。該方法包括由碳鋼材料級制造管板并對所述管板在其殼側和管側設置奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼級腐蝕防護層。熱交換器包括至少一個奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼級U形管。該方法還包括通過管板插入至少兩個奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼級套管，使得套管的兩端沿遠離管板的方向延伸。該方法包括將套管(至少其相反的兩端)至少與管板的防護層連接，然后將至少一個U形管的兩端與套管的各端連接。使用根據本發明的方法，束的U形管的連接包括兩個步驟。通過首先將套管插入到管板中，套管在其兩端與設于管板兩個表面的防護層進行連接是相對簡單的。歸根結底，可以容易地觸及套管的兩端，與U形管需要與管板直接連接的情況相反。U形管端部與套管端部的連接也可以相對簡單地獲得。為將U形管的端部與套管的端部連接，U形管的端部位靠于套管的各個端部，使得U形管的兩個管與各個套管成一線。隨后，套管的各個端部與管的端部相互連接，例如通過內孔焊接的方式。

通過制造碳鋼材料級的管板以及奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼材料級的將要插入所述管板的套管，能夠防止在使用池式反應器或池式冷凝器過程中熱膨脹的問題。因為奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼材料級的熱膨脹系數與碳鋼材料級的熱膨脹系數近似相同，可以將套管連接至包括兩個奧氏體-鐵素體不銹鋼材料級外層的碳鋼材料級管板，而沒有尿素制備過程中提升溫度時的產品失效風險。特別是在池式反應器或池式冷凝器中熱循環的開始和停止過程中，由于該特定的構造，在密封焊接中產生最小的熱應力。