ОБОРУДОВАНИЕ, ВКЛЮЧАЮЩЕЕ ПУЧОК ТРУБ, ОБРАБОТКИ КОРРОЗИОННО-АКТИВНЫХ ТЕКУЧИХ СРЕД

1. Оборудование, включающее пучок труб, пригодное для теплообмена в условиях высоких давлений и температур между двумя текучими средами, одна из которых обладает характеристиками высокой агрессивности по отношению к углеродистым сталям в данном технологическом режиме; при этом оборудование включает полый корпус, ограниченный внешней оболочкой, или устойчивый к давлению корпус, способный выдерживать рабочее давление и состоящий из материала, который подвергается коррозии при контакте с указанной высоко-агрессивной текучей средой; в данном корпусе имеются полость для сбора и полость для распределения высоко-агрессивной текучей среды, которые гидравлически сообщаются друг с другом с помощью ряда труб, составляющего от 100 до 10000 труб диаметром от 10 до 100 мм, которые образуют пучок труб, включающих по меньшей мере один металлический слой из циркония или его сплава, и промежуточная полость, включающая указанный пучок труб, которая отделена от предыдущих полостей с помощью герметичных трубных решеток; данное оборудование отличается тем, что по меньшей мере одна из указанных полостей для сбора или распределения включает облицовку внутренней стенки из титана или его сплава и ограничена трубной решеткой, включающей по меньшей мере следующие три металлических слоя:
A) первый слой, выбранный из углеродистых сталей и высокопрочных сталей, толщиной от 40 до 700 мм и диаметром от 500 до 4000 мм, способный выдерживать напор давления, по существу состоящий из металлического материала с хорошими механическими характеристиками; данный слой подвержен коррозии при контакте с указанной высоко-агрессивной технологической текучей средой;
B) промежуточный слой, изготовленный из материала, состоящего из титана или его сплава, расположенный непосредственно или опосредованно на поверхности указанного слоя (А) и приваренный к краям указанной титановой облицовки полости;
C) слой, состоящий из циркония или его сплава, включающий поверхность, которая металлургическим способом соединена с поверхностью указанного промежуточного слоя (В) на противоположной стороне относительно слоя (А), и другую поверхность, которая во время использования контактирует с указанной крайне коррозионно-активной текучей средой; причем указанный слой герметично приварен к циркониевому слою указанных труб, при этом указанный слой С проходит по трубной решетке до расстояния по меньшей мере 30 мм от стенки, к которой прочно приварена трубная решетка, а внешняя граница указанного слоя С расположена на расстоянии по меньшей мере 10 мм, предпочтительно, по меньшей мере 30 мм, от внешней стенки ближайших периферических труб из пучка труб.
2. Оборудование по п.1, расположенное вертикально, где указанная полость, ограниченная тремя слоями, образует нижнюю камеру для сбора высоко-агрессивной текучей среды.
3. Оборудование по п.1, где толщина указанного слоя А составляет от 40 до 700 мм, предпочтительно, от 100 до 650 мм.
4. Оборудование по п.3, где указанный слой А состоит из металлического материала, выбранного из углеродистых сталей, включая высокопрочные стали.
5. Оборудование по п.1, где толщина указанного слоя В составляет от 1 до 20 мм, предпочтительно, от 1 до 15 мм.
6. Оборудование по п.1, где толщина указанного слоя С составляет от 0,5 до 20 мм, предпочтительно, от 3 до 15 мм.
7. Оборудование по п.1, где толщина указанной облицовки внутренней стенки полости составляет от 1 до 20 мм, предпочтительно, от 2 до 10 мм.
8. Оборудование по п.1, где толщина указанного циркониевого слоя в каждой трубе из указанного пучка труб составляет от 0,3 до 20 мм.
9. Оборудование по п.1, где каждая труба из указанного пучка труб представляет собой биметаллическую трубу, включающую по меньшей мере один внешний слой, состоящий из нержавеющей стали или титана, и внутренний облицовочный слой, контактирующий с коррозионно-активной текучей средой и состоящий из циркония или его сплава, причем его толщина составляет от 0,3 до 5 мм.
10. Оборудование по п.9, где отношение толщины указанного слоя из нержавеющей стали или титана к толщине указанного облицовочного слоя составляет от 1 до 20, предпочтительно, от 2 до 8.
11. Оборудование по п.10, где в биметаллической трубе толщина указанного внешнего слоя составляет от 2 до 15 мм, а толщина указанного внутреннего слоя составляет от 0,4 до 3 мм.
12. Оборудование по любому из пп.9-11, где указанная биметаллическая труба состоит из внутреннего циркониевого слоя, герметично приваренного к краям указанного слоя С трубной решетки, и внешнего титанового слоя, прочно и/или герметично приваренного к краям указанного слоя В трубной решетки.
13. Оборудование по п.1, где каждая труба из указанного пучка труб целиком состоит из циркония или его сплава.
14. Оборудование по п.13, где толщина указанной трубы составляет от 1 до 20 мм, предпочтительно, от 2 до 5 мм.
15. Оборудование по п.13 или 14, где в решетке указанный слой С толщиной от 3 до 15 мм прочно и герметично приварен к каждой из указанных циркониевых труб.
16. Оборудование по п.1, где дополнительный слой D, изготовленный из углеродистой стали толщиной от 2 до 10 мм, расположен между указанным слоем В и указанным слоем С.
17. Оборудование по п.1, где указанный слой С проходит по трубной решетке до расстояния по меньшей мере 30 мм, предпочтительно, по меньшей мере 50 мм, от стенки, к которой прочно приварена трубная решетка.
18. Оборудование по п.1, где внешняя граница указанного слоя С расположена на расстоянии по меньшей мере 10 мм, предпочтительно, по меньшей мере 30 мм, от внешней стенки ближайших периферических труб из пучка труб.
19. Применение оборудования по пп.1-18 в установке для синтеза мочевины.
20. Применение по п.19 в качестве стриппинг-колонны в цикле синтеза мочевины при высоком давлении.
21. Способ изготовления оборудования, включающего пучок труб, по любому из пп.1-18, который включает следующие последовательные стадии изготовления трубной решетки:
i) создание слоя А, изготовленного из стали, предпочтительно, из углеродистой стали, способного выдерживать напор давления технологической текучей среды;
ii) создание промежуточного слоя В, изготовленного из титана, расположенного на стороне указанного слоя А, контактирующей с указанной агрессивной текучей средой;
iii) размещение антикоррозионного слоя С, изготовленного из циркония, на поверхности указанного слоя В, на стороне, противоположной указанному слою А, с помощью образования металлургического соединения между поверхностями слоев В и С;
данный способ отличается тем, что указанный слой В герметично приваривают к титановой облицовке полости, ограниченной указанной трубной решеткой, а указанный слой С по меньшей мере герметично приваривают к указанному циркониевому слою каждой трубы из пучка труб, причем указанный слой С проходит по трубной решетке до расстояния по меньшей мере 30 мм от стенки, к которой прочно приварена трубная решетка, а внешняя граница указанного слоя С расположена на расстоянии по меньшей мере 10 мм, предпочтительно, по меньшей мере 30 мм, от внешней стенки ближайших периферических труб из пучка труб.
22. Способ по п.21, где указанного металлургического соединения согласно стадии (iii) достигают с применением способа соединения или сварки, выбранного из соединения взрывом и напыления металла.
23. Способ по п.21, где указанный слой С толщиной от 3 до 20 мм размещают и соединяют с указанным слоем В с помощью способа соединения взрывом.
24. Способ по любому из пп.21-23, где указанный пучок труб состоит из биметаллических труб, каждая из которых включает по меньшей мере один внешний слой из нержавеющей стали и внутренний облицовочный слой из циркония или его сплава, причем указанный слой А прочно и герметично приварен к указанному внешнему слою из нержавеющей стали каждой из биметаллических труб, а указанный слой С герметично приварен к указанному внутреннему облицовочному слою.
25. Способ по любому из пп.21-23, где пучок труб состоит из труб, которые целиком изготовлены из циркония, а указанный слой С прочно приварен к каждой трубе из указанного пучка труб.
26. Способ теплообмена между двумя текучими средами, по меньшей мере одна из которых представляет собой коррозионно-активную текучую среду, в которой давление составляет от 5 до 100 МПа, а температура составляет от 100 до 400°С; причем данная коррозионно-активная текучая среда проявляет высокую агрессивность по отношению к обычной углеродистой стали при указанных условиях; данный способ отличается тем, что его осуществляют в оборудовании по любому из пп.1-20.
27. Способ по п.26, состоящий из операции выпаривания в процессе производства мочевины, где указанная коррозионно-активная текучая среда представляет собой смесь, содержащую воду, аммиак, диоксид углерода и карбамат аммония при давлении от 12 до 25 МПа и температуре от 140 до 220°С.