У сучасному суспільстві різко зросла роль промислової екології, покликаної на основі оцінки ступеня шкоди, яку приносить природі індустріалізація, розробляти і вдосконалювати інженерно - технічні засоби захисту навколишнього середовища, розвивати основи створення замкнутих, безвідходних і маловідходних технологічних циклів і виробництв.

          У зв'язку з цим на Авдієвському коксохімічному заводі в 1999 році були розроблені «Програма реконструкції і технічному переозброєнню ВАТ «Авдієвській коксохімічний завод» на період до 2001 року» і науково - технічна програма «Оздоровлення навколишнього середовища» з терміном реалізацій до 2015 року. У цих документах реконструкція і подальший розвиток виробництва нерозривно пов'язані із заходами щодо поліпшення екологічної ситуації.

          Одним з перших цехів, що вимагають реконструкції, став цех сіроочистки №1. Цех призначений для очищення коксового газу від сірководню до норм, встановлених технічними умовами, і отримання з сірководневого газу сірчаної кислоти способом мокрого каталізу. У цьому цеху в 2001 році завод приступив до здійснення одного з найбільш значних проектів вищезазначених програм — очищення коксового газу від сірководню до 0,5 г/м³ з отриманням сірчаної кислоти по технології «Хальдор Топсе». Реалізація даного проекту забезпечить очищення коксового газу до прийнятих міжнародною конвенцією норм, що дозволить понизити викиди в атмосферу діоксиди сірки і туману сірчаної кислоти. Крім того ця технологія збільшить виробництво сірчаної кислоти покращеної якості, у зв'язку з чим виникла необхідність заміни колишніх теплообмінних апаратів для охолоджування сірчаної кислоти.

          Процеси теплообміну відбуваються скрізь, де доводиться нагрівати або охолоджувати те або інше середовище з метою його обробки або для утилізацій тепла. Для передачі тепла від середовища з високою температурою до середовища з низкою використовують теплообмінні апарати.

          Для конкретних робочих умов та галузі промисловості використовують теплообмінний апарат певної конструкції. Так у хімічній промисловості , до якої відноситься виробництво сірчаної кислоти, для середовищ рідина-рідина з тиском до 1МПа та температурою до 200⁰C застосовують теплообмінні апарати кожухотрубного і пластинчатого типів.

          Проте, існує ряд чинників, які визначають ПТО як економічніший ніж КТО. Розглянемо такі чинники детальніше.

          Перша і одна з основоположних переваг пластинчатого апарата полягає в його компактності. Кожухотрубний теплообмінник займає приблизно в 6 - 8 разів більше місця, ніж аналогічний йому по потужності пластинчатий. Компактність пластинчатих апаратів визначає наступне:

• Значну економію простору для установки апарата, що буває дуже важливим за відсутності місця для установки апарата;
• Дуже малі теплові втрати в навколишнє середовище з поверхні апарата без додаткової теплоізоляції;
• Порівняно низьку вартість пластинчатих апаратів при дуже високій якості використовуваних матеріалів;
• Значне зниження витрат на установку і обв'язування апаратів.

         Основною перевагою, яка забезпечує економічність ПТО перед КТО, є те, що пластинчаті апарати вимагають на 80% менше теплоносія, ніж аналогічні кожухотрубні. Це обумовлено тим, що швидкість протікання теплоносія в ПТО приблизно в два рази нижче, ніж в КТО, внутрішній об'єм апарата — в 6 разів менше, а коефіцієнт передачі тепла в 1,5 - 3 рази більший. Крім того, теплоносій проходить по апарату одноразово і по короткому шляху. Завдяки цьому досягається наступне:

• Менша кількість теплоносія забезпечує значне зниження потужності насосів, розміру арматури і периферійного устаткування систем з теплообмінником. Потужність насосів відображається на витраті електроенергії, розмір арматури обумовлює зниження капітальних витрат на будівництво системи з теплообмінником.
• Низька швидкість протікання теплоносія по апарату забезпечує високу якість теплообміну: холодний теплоносій в ПТО можна нагріти практично до температури гарячого (з різницею у 1-3 0С), а гарячий — відповідно остудити до температури холодного.
• Конструкція ПТО практично забезпечує неможливість появи усередині апарата внутрішніх протікань, ведучих до змішування середовищ: будь-яке протікання (окрім фізичного руйнування внутрішньої частини пластини) визначається візуально.

         Ряд переваг конструкцій ПТО перед КТО забезпечує додаткове зниження витрат при експлуатації апаратів, пов’язаних з його конструкцією і якістю виконання. Це:

• Висока турбулентність потоків теплоносія, що проходить через апарат, забезпечує високу опірність теплообмінних поверхонь ПТО до утворення різного роду відкладень, що знижують ККД теплообміну. Такий факт дозволяє проводити процедуру очищення поверхонь апарата набагато рідше, ніж у КТО.
• При появі необхідності в очищенні, витрати на розбирання і повне очищення ПТО в сотні разів нижче, ніж при ремонті (очищенні) КТО. Відсутність корозії поверхонь і висока якість матеріалу апарату збільшує термін служби апарата у декілька разів. Можливий ремонт ПТО зводитися всього-лиш до заміни пластини/прокладки.
• Висока надійність апаратів знижує вірогідність появи втрат в результаті аварійних ситуацій. За статистичними даними Alfa - Laval при спостереженні за роботою ПТО в 18 країнах в цілому протягом 20 млн. робочих годин або 2300 років було зареєстровано 35 випадків відмов. Це означає одну відмову апарата в 65 років.

         Як приклад розглянемо порівняльні технічні характеристики однакових по потужності кожухотрубного і пластинчатого апаратів.

         Таблиця 1 - Технічні характеристики теплообмінних апаратів

Найменування якісних (кількісних) характеристик	Трубчасті теплообмінники	Пластинчаті теплообмінники
Матеріал трубок (пластин)	Латунь або мідь	Неіржавіюча сталь або титан
Схильність до корозії при температурі більш ніж 600С	Так	Ні
Можливість механічного очищення поверхонь	Труби — да, міжтрубне — ні	Так
Можливість хімпромивки	Так	Так
Оптимальна швидкість води в каналах (трубах), м/с	1 — 1,5	0,3—0,7
Можливість плавної зміни продуктивності апарата	Ні	Так
Можливість наявності внутрішнього протікання в апараті	Так	Ні
Можливість заміни труби( пластини), яка вийшла з ладу	Ні	Так
Можливість розбору/ збору апарата	Ні	Так
Відносні розміри, %	100	20 - 35
Коефіцієнт теплопередачі, Вт/м2*К	1500	2500 - 4500
Теплова ефективність	70 - 80	85 - 95

          В результаті порівняльного аналізу і проведених розрахунків ми дійшли висновку, що як теплообмінний апарат для охолоджування сірчаної кислоти, доцільно використовувати пластинчатий холодильник конструкції Альфа - Лаваль. Даний теплообмінник є пакетом стислих на прокладках гофрованих пластин, з одного боку по каналам пластин тече кислота, з іншою боку—охолоджуюча вода.

          Характеристика холодильника наведена нижче:

• поверхня охолоджування — 64,48 м²
• витрата кислоти — до 80 м³/г
• витрата охолоджуючої води — до 205 м³/г
• максимально допустимий тиск кислоти і охолоджуючої води — 0,49 МПа
• опір холодильника при вказаних витратах
• по кислоті — 0,12 МПа
• по воді — 0,055 МПа
• температура кислоти до і після холодильника — 67⁰С - 40⁰С
• температура охолоджуючої води до і після холодильника — 28⁰С - 42⁰С

         Таким чином установка пластинчастого холодильника конструкції Альфа - Лаваль для охолоджування кислоти задовольняє не тільки технічним, але і екологічним вимогам.