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化工企业常用的三款换热器

2020年02月15日 栏目:网络

化工企业常用的三款换热器板壳式换热器近年来,随着国内外炼化装置规模不断大型化,对关键换热器设备节能降耗、占地面积、质量、投资等方面要

化工企业常用的三款换热器

板壳式换热器

近年来,随着国内外炼化装置规模不断大型化,对关键换热器设备节能降耗、占地面积、质量、投资等方面要求也在不断提高,传统的管壳式换热器在一定程度上已不能满足大型化装置的需要。板式换热器是由一系列具有波纹形状的金属片叠装而成的一种高效换热器。与传统的管壳式换热器相比,其传热效率较高、体积较小、质量较轻、末端温差较小、拆卸方便,但易堵塞,耐高温高压性能较弱。

板壳式换热器是以波纹板管作为传热元件的换热器,集中了板式换热器换热元件的高效性与管壳式换热器承压能力较强的优点,具有传热效率高、端部温差小、压降小及节省占地面积等特点;同时耐高温高压性能好,密封性能好,安全可靠,主要应用于催化重整、芳烃歧化、异构化等装置。该技术已在国内数十家企业重整、歧化、异构化等装置上应用,取得了显著节能效果。例如,中石化某企业60×104t/a催化重整装置扩能改造中采用了板壳式换热器,换热器热端温差降低了22.7℃,换热面积节省了1450m2,年节约燃料6215t。

缠绕管式换热器

传统的加氢裂化装置采用高压螺纹锁紧环换热器,换热器数量多,流程复杂,装置泄露点多,热端温差大,加热炉数量多,装置能耗较大。缠绕管式换热器早期应用于空分装置和化肥装置低温甲醇洗系统,近年来作为重要的传热设备在国内加氢裂化等装置工艺变革中开始应用。缠绕管式换热器是在芯筒与外筒之间的空间内将传热管按螺旋线形状交替缠绕而成,相邻两层螺旋状传热管的螺旋方向相反,并采用一定形状的定距件使之保持一定的间距。它利用反应流出物的高品位热能对进入加热炉前的混合原料(原料油和氢)进行预热,由于换热效率高,使得预热后的混合进料温度接近反应器内物料反应温度,从而大大降低加热炉热负荷,同时反应流出物得到冷却。与管壳式换热器相比,缠绕管式换热器传热效率高,结构紧凑,抗振动、耐高温差引起的热膨胀性能好,密封性好,可适应介质压力高的工况;大幅减少换热死区,介质之间无压差要求,但制造难度较大。

目前,缠绕管式换热器已经在国内中石化镇海炼化、茂名石化、广州石化、中石油辽阳石化等数十个企业加氢裂化、催化重置等装置中应用,节能效果显著。中石化某新建项目150×104t/a加氢裂化装置上,采用2台缠绕管式换热器替代7台高压螺纹锁紧环换热器,装置换热流程得以大幅简化,热端温差平均减少约28℃,加热炉的负荷显著降低,年节省燃料费用1100万元,折合标准煤每年约为4015t,节能效果明显。

高通量管换热器

重沸器作为提供装置工艺生产所需热能的关键设备,流量大、热负荷大,其换热效果对降低装置能耗、节约投资及减少操作费用有重要作用。在以往的芳烃、乙二醇等装置中,塔底重沸器多采用普通立置管壳式换热器,存在传热效率低、同等换热负荷所需传热面积大及设备过于庞大等缺点。对于单套规模较大的装置须采用2台以上并联的方式,而多台设备并联运行时,热负荷及物流很难均衡分配,成为装置改造的瓶颈。

应用一种高通量管换热器代替传统的管壳式换热器可以解决上述问题,但这种高通量管制造技术长期以来被国外专利商垄断。近年来,随着国内炼化技术整体水平的提高,国产高通量管换热器得到长足发展。高通量管换热器是通过采用粉末冶金等特殊加工方法,在普通换热管表面均匀地覆盖一层具有众多微孔和相互连通隧道的多孔金属薄涂层,形成多孔表面,增加汽化核心数,使沸腾传热得以强化;因而,其传热系数较大,为光管的3~8倍。由于多孔结构较强的毛细作用和较高的再流通率,液体在微孔内受气泡不断膨胀、收缩而持续循环作用,流体在多孔表面循环量为光管的10~15倍,大量的液体循环对换热管表面起到了清洗作用,具有较强的阻垢能力。目前,该技术已经在国内镇海炼化、天津石化、赛科石化、武汉石化等企业芳烃、乙烯、气分装置中应用,取得了显著的节能效果。

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