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0.54MPa,工作温度94.6/449.3℃,设计压力0.92MPa,设计温度505.0/288.0℃;壳程介质为反应出料,工作压力0.33MPa,工作温度492.0/105.0℃。设计压力0.61MPa,设计温度549.0/288.0℃。换热面积5000m2,壳体内径2500mm,高度17350mm。
3.测试参数及注意事项
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。
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
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。
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1450m2,设备高度减少了12.452m,设备自重减少17t,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0.064kPa,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133400MW,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9129kJ/kg,可节约燃料326kg/h。
(5)按照操作时间8400h/a,燃料费2916元/t计算,每年可以节约燃料6215t,节约燃料费1813万元,节约空冷器电费419500元。
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