板壳式热交换器在预加氢装置的应用
                      陈　满，陈韶范，苏　畅，张海昕，马金伟
         （甘肃蓝科石化高新装备股份有限企业，甘肃兰州　７３００７０）
    摘要：先容了某炼油厂重整改造时，在预加氢进、出料换热工位首次将国产板壳式热交换器应用于预加氢装置替代原管壳式热交换器的情况。结果表明，国产预加氢板壳式热交换器传热效率高、压降低、占地面积小、安全可靠，可节约投资并降低装置能耗。
    关键词：预加氢装置；板壳式热交换器；管壳式热交换器；传热效率；压降；应用
    中图分类号：ＴＱ０５１．５０１；ＴＥ９６５　文献标志码：Ｂ 　ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－７４６６．２０１４．０２．０２０
    文章编号：１０００－７４６６（２０１４）０２－００７８－０３　
    催化重整装置中石脑油预加氢是生产清洁车用汽油的首选技术，它不但可以脱去石脑油中影响汽油品质的硫、氮、氧、砷等非金属元素和铜、铅等金属元素，还可使烯烃饱和。
    ２０１０年某炼油厂连续重整装置改造，根据国内其它石化装置的应用情况［１－１３］，首次采用国产预加氢进料板壳式热交换器代原管壳式热交换器。２０１１－０６预加氢进料板壳式热交换器投入运行，实现了预期的性能指标，至今运行效果良好。
    １　预加氢进料板壳式热交换器概况
    １．１　流程
    预加氢进料板壳式热交换器的外形简图见图１。进料油由壳体下部入口流入，与循环氢在板束下部混合后进入板束，自下而上流动，与反应油气换热，由板束上部流出。反应油气由顶部入口流入板束，自上而下流动，与反应进料换热，由板束下部流出。冷、热流体在板束内呈纯逆流流动。
               
    １．２　结构特点
    （１）预加氢进料板壳式热交换器操作压力与操作温度均较高，采用全焊接结构的板壳式热交换器保障了设备的安全可靠性。板壳式热交换器由壳体、全焊接板束和支座等部件组成，不锈钢波纹板片组装的全焊接板束安装在壳体中，热交换器为立式布置。
    （２）预加氢进料板壳式热交换器操作时冷、热流体存在温度交叉，不锈钢波纹板片采用六边形纯逆流板片，板片分为分布区与传热区，这种布置在保证设备传热性能的同时，也保证了流体在传热板束内的均匀分布。
    （３）预加氢进料板壳式热交换器换热温度较低，当反应油气内铵盐含量达到一定浓度后，存在结盐工况，凝结的铵盐易附着于传热板片表面，导致板片的传热效率降低。预加氢进料板壳式热交换器板束反应油气侧设置了喷水脱盐装置，实现了在线清洗，利于设备的长周期、安全、稳定运行。
    （４）预加氢进料板壳式热交换器板束下端设置进料分布器，使进料油与循环氢在板束入口处充分混合并均匀进入板束流道。
    （５）预加氢进料板壳式热交换器采用可拆卸结构，板束可从壳体内抽出进行维修和更换。
    １．３　技术参数   
    （１）原预加氢进料管壳式热交换器　混合进料侧工作压力２．７８ＭＰａ，工作温度４２．４／２５７℃；反应油气侧工作压力２．２５ＭＰａ，工作温度３２０／１１０℃，换热面积为１　２００ｍ２，总压降１５０ｋＰａ。
    （２）预加氢进料板壳式热交换器　混合进料侧工作压力２．７８ＭＰａ，工作温度４２．４／２６２℃；反应油气侧工作压力２．２５ＭＰａ，工作温度３２０／１０５℃，换热面积为６５０ｍ２，总压降７５ｋＰａ。
    （３）技术参数比较　该工位管壳式热交换器与板壳式热交换器技术参数比较见表１。

    由表１可知，在此工况下，与原管壳式热交换器相比，板壳式热交换器热端温差小５℃，多回收热量４０９ｋＷ，所用换热面积可减少５５０ｍ２，热交换器总压降降低７５ｋＰａ，设备造价减少７０万元。
    ２　测试与分析
    ２．１　测试参数
    对预加氢进料板壳式热交换器按照《安装使用说明书》设置测点及仪表，数据传输至中控室进行控制并由ＤＣＳ系统储存。
    测试参数：①循环氢与进料油进口流量。②循环氢和反应油气进口压力。③循环氢、进料油及反应出料进口温度，混合进料和反应出料出口温度。④混合进料和反应油气压降。
    ２．２　测试数据及分析
    预加氢进料板壳式热交换器操作数据见表２。

    由表２可见，热端温差小于设计值，设备传热性能达到预期效果，反向计算得到总传热系数值与计算值基本相当。热交换器总压降略大于设计值，以后设计方案需考虑此因素，在满足装置压降要求基础上，适当降低热交换器面积余量或选择更为合适的板片长宽比。
    ２．３　效益
    （１）预加氢板壳式热交换器质量２８．４ｔ，与管壳式热交换器相比可节约钢材２０ｔ，节省设备造价７０万元。
    （２）每年操作时间按８　４００ｈ计算，预加氢进料板壳式热交换器每年可回收能量２０．９５ＭＷ，节约燃料油１４　４１６ｔ，燃料油费用按３　０００元／ｔ计算，节约燃料费４　３２５万元。
    （３）每年操作时间按照８　４００ｈ计算，预加氢进料板壳式热交换器与管壳式热交换器相比，每年可以多回收能量４２９ｋＷ，节约加热炉燃料油２９５．５ｔ，燃料油费用按照３　０００元／ｔ进行计算，节约燃料费８８．７万元。
    ３　结语
    预加氢进料板壳式热交换器投入运行２ａ来，设备安全可靠、传热效率高且压降低，同时可以降低装置能耗，节约投资。预加氢装置首次采用国产板壳式热交换器的成功，填补了我国在这一装备技术领域的空白，对国内相同装置及工况有积极的示范效应。
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