板壳式换热器在连续重整装置的应用
摘要:板壳式换热器中冷、热流体在相邻波纹板管间呈全逆流流动,提高了传热效率,减小了压力 降,运行中介质不易发生堵塞且安全可靠。实际应用表明,使用该设备可降低能耗,节约投资。
近年来,随着国内外炼油化工装置大型化的不 断发展,对一些关键换热设备的节能要求也在不断 提高。催化重整、歧化、异构化装置的进料换热器, 具有冷热流体进、出口温差大,质量流量大及热负荷 高的特点,对此换热器进行优化设计将对降低装置 能耗、节约投资和减少操作费用起到重要作用。上 海高桥石化分公司60万t/a连续重整装置扩能改 造至80万t/a,进料换热器E-201选用了板壳式换 热器,自2007-10装置投用以来,运行良好。
1板壳式换热器简介
(1)结构特点①立式结构,由不锈钢波纹板组 成的全焊式板束安装在壳体中,换热器由上部壳体、 全焊接板束、支座、下部壳体等部件组成。②管板与 设备法兰之间采用无垫片焊接密封夹持结构。③为 解决热膨胀问题,在板束上、下端设置波纹膨胀节。 ④全焊接板束可从壳体抽出进行检验、维修或更换。 ⑤板管由薄板压制成型后焊接而成。
(2)流体流动特点①冷流进料经分布器分布 并与循环氢充分混合后由设备底部进入板束的板 程,由设备顶部流出。②热流由上部壳体侧接管口 进入板束壳程,由下部壳体侧接管口流出,冷、热流 体在板束中全逆流换热。③冷、热物料在相邻波纹 板上流动。④由于板片的特殊结构,使流体在通道 中形成强烈的湍动,使传热边界层不断被破坏,从而 有效地降低了热阻,提高了传热效率。
2进料板壳式换热器(E-201)技术参数
板程介质为石脑油+循环氢,工作压力 0.54 MPa,工作温度94. 6/449. 3℃,设计压力 0.92 MPa,设计温度505.0 / 288.0℃;壳程介质为 反应出料,工作压力0.33 MPa,工作温度492.0/ 105.0℃。设计压力0.61 MPa,设计温度549.0/ 288.0℃。换热面积5 000 m2,壳体内径2 500 mm, 高度17 350 mm。
3测试参数及注意事项
3.1测试参数
板壳式进料换热器按照《设备安装使用说明书》 要求设置测点及仪表,所有数据传到集中控制室进 行控制并由DCS系统存储。
测试参数如下:①循环氢及石脑油进口流量。 ②循环氢及石脑油入口压力、反应出料入口压力、反 应出料出口压力。③循环氢及石脑油入口温度、反 应进料出口温度、反应出料入口温度、反应出料出口 温度。④反应进料的压降、反应出料的压降、液体进 料分布器。
3.2注意事项
(1)从上、下壳体人孔进入壳体内,拆除膨胀节 的保护罩。
(2)吹扫所有进入设备的管线,包括压缩机出口 至换热器循环氢入口管线,液体进料过滤器至液体 进料入口管线,防止杂物堵塞分布器孔或板束流道。
4测试结果及存在问题
4.1测试内容及结果
内容:①板程、壳程是否泄漏。②换热器传热和 流体力学性能。③去除换热器内部残留水,防止不 锈钢板片腐蚀和水带进反应器使催化剂结块失效。 在运行升温、降温时,严格控制升温速度不大于 55℃/h。每天对重整油品进行取样,化学分析辛烷 值。2008-12~2009-01,对此台设备进行了测试,部&n bsp;分测试结果见表1。
4.2存在问题
板壳式换热器自重整装置开工运行2月后,发 现液体分配器压降过大,对分配器反吹几次效果不理想。经过对相关操作参数的分析,并进行理论核 算,判断液体分配器堵塞,决定停车清洗分配器。重 新开车后,分配器压降达到工艺技术要求。
5经济效益
(1)与管壳式换热器相比,换热面积节省了 1 450 m2,设备高度减少了12.452 m,设备自重减 少17 t,由此可节省设备投资约计170万元。
(2)设备体积以及质量的减少使得相应钢结构 和附属管线的安装费用有所降低。此设备换热效率 高,可相应减少加热炉及其后空冷器的热负荷,节省 燃料费和操作费用。
(3)板壳式换热器总压降为0.064 kPa,循环氢 和石脑油压缩机的功率可以降低,节省了可观的电 费,并且增加了氢气的产量。
(4)热端温差降低了22.7℃,对80万t/a重整 装置,可以多回收热量约133 400 MW,相应减少加 热炉及其后空冷器的热负荷,按加热炉燃料低热值 9 129 kJ/kg,可节约燃料326 kg/h。
(5)按照操作时间8 400 h/a,燃料费2 916元/t 计算,每年可以节约燃料6 215 t,节约燃料费1 813 万元,节约空冷器电费419 500元。
6结语
连续重整装置运行2 a来,板壳式换热器运行 稳定可靠,而且可降低能耗,节约投资。
参考文献:
[1]刘纪福,白荣春.实用余热回收和利用技术[M].北京:机械工 业出版社,1993.
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[3]徐承恩.催化重整工艺与工程[M].北京:中国石化出版社, 2006.
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[5]王志坤.大型焊接板壳式换热器在重整装置中的应用[J].石油 化工设备,2005,34(3):53-55. (许编)
作者：王黎明1,苏敏1,邹小平2,韩夏蓓1,曾晓虹1
(1.甘肃蓝科石化高新装备股份有限公司,甘肃兰州730070; 2.中国石化公司上海高桥石化分公司,上海200129)
