大型焊接板壳式换热器在重整装置中的应用

　　大型焊接板壳式换热器在重整装置中的应用赵建春“2，王志坤2，张昕2，李占存2，南晓钟2（1.天津大学，天津300072；2.中国石油华北石化公司，河北任丘062552）板壳式换热器在使用中的优点和经济性。

　　板壳式换热器结构介于管壳式换热器和板式换热器之间，由于结合了两者的优点，故被广泛应用于食品、化工、轻工、医药和电力行业。在炼油装置中，由于换热设备大多处于高温、高压工况，操作条件波动大，故板壳式换热器在炼油行业中并未得到广泛应用。20世纪80年代起，欧美国家开始开发应用于炼油化工行业的板壳式换热器，其中法国PACIK顶OX公司开发的新型焊接板壳式换热器在重整、加氢等炼油装置中得到了广泛应用。其单板大尺寸可达1 400mmX16000mm，单台设备大传热面积可达8000m2.国内在20世纪90年代开始由兰州石油机械研究所与中国石化北京设计院共同研制开发大型板壳式换热器。文中简要介绍了国产大型焊接板壳式换热器的结构特点及其在重整装置中的应用情况。

　　1结构特点在华北石化公司30万t/a催化重整装置中，重整二段混氢进料/反应产物换热器选用了由兰州石油机械研究所生产的焊接板壳式换热器，其结构见。换热器的高度为10 154mm，壳体的内径为01000/01200mm换热面积为350m2，板束板长为1：赵建春（1968-，男，河北人，工程师，学士。飞直从事炼油生产管理工作，。+换热器由板束和壳体组成，冷流由设备底部进入板束板程，由设备顶部流出。热流由设备上侧开口进入板束壳程，由设备下侧开口流出，两流体在板束中呈全逆流换热。在板束下端设置膨胀节，用于解决热膨胀问题。

　　换热器板束是由0.8mm不锈钢薄板经模具压制成型后叠合焊接而成，见。采用程控自动氩弧焊焊接板片两侧纵向长焊接接头，从而组成板管。

　　再将设计要求数量的板管叠合组成板束，在板束的两端焊接板管与板管间的横向焊接接头，后将板束与分隔连接板焊接。

　　2使用优点自2003年4月催化重整装置开工以来，该换热器一直运行良好，其工艺参数见表2.该焊接板壳式换热器在使用过程中具有以下各项优点。

　　传热效率高由于采用波纹板片作为传热元件，故其传热系数比一般管式加热器高几倍。板壳式换热器可实现真正的纯逆流换热，与管壳式换热器相比，冷端及热端温差可以由通常的50~80°C降低到12~30工可以多回收热量，极大节约了装置的操作费用。

　　表2板壳式换热器工艺参数项目设计参数操作参数入口温度A：478462入口压力/MPa1.251.10热出口温度/：12092流08质量流量/kg出口温度/：430398流236传热系数/W在板壳式换热器中采用波纹板片作为传热元件，物料在两波纹板片之间的缝隙通过，这些波纹的存在使流体不断改变流动方向，产生旋转和扭转，形成许多微细的涡流，从而使流体内各部分的质点不断迅速转移，加速热交换的进行。将表面压为波纹也使实际换热面积增大许多，从而显著强化了传热效果。在一般情况下，当临界雷诺数为400时就可以达到充分湍流，其传热效率是管壳式换热器传热效率的2~3倍。

　　兰州石油机械研究所生产的板壳式换热器首创了可拆卸结构，维修方便。其与PACKINOX公司换热器的主要区别见表1.表1国内外板壳式换热器对比比较项目生产厂家兰州石油机械研究所管束拆卸维修可拆不可拆板片成型方式液压成型爆破成型板型人字型鱼刺型板管焊接方式氩弧自动焊激光焊/滚焊1结构复2杂程5度Clrnia压降低由于管束直通，故无须设置折流板，一般换热器的压降小于0.05MPa.在气、液两相流的情况下，可以避免管壳式换热器由于介质折流翻转而造成的气、液两相分离。另外，压降低也可以减少循环氢压缩机功率的损失，达到提高装置处理量的目的。

　　污塞倾向小流体的强烈湍流减少了悬浮微粒在换热面上的沉积和结垢，由于结构中不存在死角，故设备的维护和清扫非常方便。

　　结构紧凑由于板壳式换热器的传热系数比较高，在换热面积相同时，其体积小、质量轻且耗用金属量少，所以可极大地节约设备安装空间以及安装成本。

　　安全可靠与管壳式换热器一样，除了受压力容器设计级别限制外，对板壳式换热器的使用压力没有限制。采用焊接结构消除了部分静密封点，减少了泄漏的发生，提高了设备安全系数。目前已有重整装置板壳式换热器连续运转10a无故障的3经济性分析（1）设备初期投资减少板壳式换热器与管壳式换热器参数对比见表3.在相同使用条件下，采用板壳式换热器可使设备本身质量减少13t，节省设备投资32.5万元。由于设备体积减小，质量减轻，使相应的钢结构、附属管线以及设备安装费用均有所降低。

　　表3 2种换热器参数对比项目换热器形式板壳式立式管壳传热面积/m2热流进口温度/C热流出口温度/C冷流进口温度/C冷流出口温度/C总阻力降/MPa热端温差/C冷端温差/C总传热系数/W.m-2.K-1设备直径/mm设备高度/mm设备质量/t有效热负荷/kW/（2）设备运行效益提高由于板壳式换热器比管壳式换热器的传热效率高，按热流出口温度降低10°C计算，可多回收热量357925kj，相应地减少加热炉及其后冷却器的热负荷。按加热炉燃料低热值33528Jkg计算，节约燃料10.7kg.按操作时间8400h/a燃料费830元/t计算与管壳式换热器相比，可节省燃料90t/a节省燃料费7. 47万元/a节约空冷电费4万元/a. 4结语大型焊接板壳式换热器在重整装置中使用1a多，效果良好，经济效益十分显著。催化重整及加氢装置中进料和反应产物换热器的冷、热流进出口温差大（约为400°C），流量大，热负荷高，应用板壳式换热器可以降低装置能耗、节约投资并且减少操作费用。在国外，板壳式换热器已经成为炼油厂催化重整、加氢以及芳烃生产的标准设备。而国产大的3000m2板壳式换热器已经在重整装置中得到了成功应用。

　　（张编）浙江四海喷射真空技术公司P型水蒸气喷射真空泵吸人绝压10-105Pa，工作蒸汽压力。3MPa以上，冷却水温度25~32，有近奶0个规格。CSA型水嘀射真空泵及机组以抽吸不凝性气体（空气）为主，极限压力4kPa，单机名义抽速4~ CSL型水喷射真空冷凝泵以抽吸可凝性气体（水蒸气）为主，工作压力12 kPa，冷凝蒸汽量0.1 SZA型水喷射真空抽空器真空吸滤，工作压力30kPa，抽气量30~500kg/h. PWJ型喷射器式文丘里净化器抽吸净化废酸气及含尘气等有害气，抽气能力30- YQY型液气液双级喷射器气液混合搅拌，污水厌氧处理，生物降解反应。

　　CPS型汽水串联喷射真空泵及机组极限压力6hPa，名义抽速10~40m3/h. PS（2PS、3PS）型汽水串联喷射真空泵单级、二级或三级蒸汽喷射器与水喷射泵串联，吸人绝压13Pa，极限压力小于10Pa.KPH型真空机组空气喷射器与液环真空泵组合，以抽不凝气体（空气）为主，抽吸压力5~4hPa，低位布置。

　　PCH型真空机组蒸汽喷射器与液环真空泵组合，以抽可凝气体（蒸汽）为主，抽吸压力5~4hPa，高位或低位布置。

　　PSQ型喷射水枪加液喷射清洗除垢，远近均可。SQH型水汽混合加热器采暖供热，水汽热能交换。QSP型汽水喷射热泵采暖供热，水汽热能交换。QQP型气体喷射器气体混合反应，气体交变输送。

　　YQQ型液气气双级喷射器自吸空气喷射氧化，气液反应。

　　YYP型液液喷射泵负压抽吸，输送增压，混合反应，传质吸收。PZR型蒸汽喷射热泵低品位废热蒸汽回收，低压蒸汽综合利用。PJH型气液喷射泵物料发酵搅拌，混合输送，流体喷射混合反应。

　　PZY型真空除氧器处理量2~100m3/hYSL型压力砂滤器处理量0.1~20m3/hMGL膜过滤器处理量0.1~10m3/h LNZ型全自动钠交软水器处理量0.2~50m3/h CTQ型除铁过滤器处理量0.1~20m3/h NNS型手动钠交软水器处理量。2~50m3/h RO型纯水装置纯水量0.2~20m3/h，家用型150kg/d本公司承接PLL喷淋冷凝器、ZHL真空混合冷凝器和ZGN真空列管冷凝器等冷凝换热设备及非标真空容器设计与制造。

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