2011-连续重整缠绕管式换热器的研制及工业应用

制造与安装

连续重整缠绕管式换热器的研制及工业应用

陈崇刚

（中国石化洛阳石油化工工程公司，河南洛阳471003）

摘

由于结构要：过去连续重整装置的混合进料换热器都是采用全焊接板壳式或直管立式换热器，

原因，一直存在传热效率低或易损坏的问题，使得装置操作费用高、影响长周期运行。介绍了一种

兼具板壳式换热器和管壳式换热器优点的，在连续重整装置中首次采用的缠绕管式换热器，作为新型的混合进料换热器的设计、研制和应用情况。该设备具有优良的传热工艺性能，又具有耐高温高压、抗操作波动的特点，是连续重整装置中较为理想的高效、高可靠性的设备。

关键词：连续重整；缠绕管；换热器；研制；应用中图分类号：TQ051．5；TQ050．6

文献标识码：B

文章编号：1001－4837（2011）05－0041－07

doi：10．3969/j．issn．1001－4837．2011．05．007

ResearchandIndustrialApplicationofCCRSpiralWoundExchanger

CHENChong－gang

（LuoyangPetrochemicalEngineeringCorporation，Sinopec，Luoyang471003，China）

Abstract：ItwasusedinCCRapplianceasthefeedmixtureheatexchangerthefullyweldedplate－and－shellexchangerorstraightverticalexchangerinthepast，whichcausedeitherlowheattransferefficiencyordamagesforstructuralproblems，correspondinglybringingabouthighcostandnegativeinfluenceonlongtimeoperation．Spiralwoundexchangerisintroducedinthepaperincludingitsdesign，manufactur-ingresearchandindustrialapplicationwithbothadvantagesofthetwoformertypes，whichisfirstlyuti-lizedasanewtypeoffeedmixtureexchangerwithgreatthermalperformance，alsocanendurehightem-peratureandpressureandresistoperatingvariationandthusisanidealandreliabledeviceinCCRprocess．

Keywords：CCR；spiralwound；heatexchanger；research；application

0引言

过去，连续重整装置中混合进料换热器采用

的是板壳式换热器或直管立式换热器。但这两种换热器都不太令人满意：

一是板壳式换热器可靠性差，易损坏，无论国产还是引进的板壳式换热器均已损坏多台；二是直管立式换热器的换热效率低，导致换热器热端温差较大，回收的热量较少，而操作费用较高。

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随着石油化工装置大型化、炼化一体化的发

展，连续重整装置除了生产油品、产出氢气外，还担负着为乙烯和芳烃装置提供原料的任务，因此连续重整装置的稳定生产对企业经济效益的影响越来越重要。

CPVT连续重整缠绕管式换热器的研制及工业应用Vol28.No52011

针对这种情况，迫切需要研制一种集板壳式换热器和直管立式换热器双重优点于一身的新型换热器作为连续重整装置混合进料换热器，即该换热器具有使用安全可靠、不易损坏、传热效率高、压降小、换热器热端温差小、回收热量多等特点。

因此文中提出在重整和PX装置上用缠绕管式换热器作为混合进料换热器的研究课题。经洛阳石油化工工程公司与镇海石化建安工程公司、合肥通用机械研究院、华锦集团等单位合作共同研究，解决了换热器的工艺计算、结构设计、气液分布、制造等难点，成功开发出可用于连续重整和PX装置的缠绕管式换热器，并在华锦集团50万

2010年9月通吨/年连续重整装置上成功应用，

过了中国石化组织的专家鉴定。11．1

设计研制

换热器工艺性能要求

采用华锦连续重整装置规模为50万吨/年，

UOP低压连续重整技术。混合进料换热器是其中一台关键设备，其作用是将冷侧的原料油和氢气，通过与反应器来的高温氢气、油气进行换热，换热后的原料油和氢气再经加热炉加热到重整反应的温度后进入重整反应器，在催化剂的作用下进行反应。该换热器在流程中的位置见图1

。

图1重整流程简图

可以看出，如能充分回收反应器流出物的热

量，就可以减少加热炉的负荷，相应地缩小加热炉的规模，从而减少加热炉投资和操作费用。该换热器的工艺技术参数如表1所示。1．2

换热器选型

按照一般连续重整中混合进料换热器的选型惯例，该换热器可选用图2所示的全焊接板壳式换热器或普通直管立式换热器。

全焊接板壳式换热器换热效率高、压降小、回收热量多、操作费用小、制造难度大。国外仅一家

2

其波纹板片厂商能够生产全焊接板壳式换热器，

采用爆炸成型，板束采用全焊接的结构。经过多年的努力，国内也有一家能够生产全焊接板壳式换热器，波纹板片采用机械压制成型，板束也采用全焊接结构。由于板片厚度薄，一般在0．8～1．2mm，全焊接板壳式换热器在应用中必须对管、壳程的温差、压差进行严格控制，整个运行过程允许的压力和温度的波动都很小；而且由于板间距小，极容易发生结垢且难以清洗。

考虑到本装置出产的石脑油是为后续的乙烯

第28卷第5期

表1

工艺技术参数

介质

操作温度（进口/出口）/℃

操作压力/MPa允许压力降/kPa

－1

介质流量（贫料工况入口）/kg·h－1

介质流量（贫料工况出口）/kg·h－1

介质流量（富料工况入口）/kg·h－1

介质流量（富料工况出口）/kg·h

压力容器总第222期

混合进料换热器工艺技术参数

壳程油气氢气

、

505．56/105．66

0．325072030（气相）

18930（液相），53100（气相）

70761（气相）

20771（液相），49990（气相）

管程氢气、油气91．45/4750．5530

47386（液相），24639（气相）

72025（气相）

48150（液相），22615（气相）

70765（气相）

设计工况正常工况

液相流量100%，气相流量100%

液相流量60%～110%，气相流量70%～105%

（a）立式管壳式换热器（b）进口板壳式换热器（c）国产板壳式换热器

图2几种重整进料换热器简图

装置提供原料，若选用板壳式换热器，可能影响到

整个乙烯装置的长期、稳定运行。若选用普通直管立式换热器，由于换热效率低，冷侧介质混合进料的出口温度比板壳式换热器的出口温度低30～50℃，这意味着需要加大重整加热炉的负荷，多消耗燃料，而该厂却没有足够富余的燃料气供应。

面对此局面，洛阳石油化工工程公司、合肥通

用机械研究院、华锦集团根据缠绕管式换热器能耐

高温高压、传热系数高、结构紧凑、密封性能好、体积小、重量轻、安装费用低、回收热量多等特点开展研究，最终认为华锦50万吨/年低压连续重整装置的混合进料换热器完全可以采用缠绕管式换热器结构，满足工期、设备可靠性和设备性能的要求。

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［1］

CPVT连续重整缠绕管式换热器的研制及工业应用Vol28.No52011

1．3结构设计

结合缠绕管式换热器的特点和工艺操作要求，采用了立式缠绕管式混合进料换热器，其结构设计如图3所示。该换热器主要分为下管箱、管束和上管箱3部分

。

图4下管箱简图

面包覆了夹套将壳程中的流体约束于内。结合绕管工艺特点，优化了管径、管间距、层间距、螺旋缠绕角等参数，有效地消除了可能的流体偏流，保证了管束的换热性能。1．3．3

上管箱

上管箱主要是管程出口，管箱上接管大小要 …… 此处隐藏：7037字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……