CN105987637A

CN105987637A - 自洁净换热器

Info

Publication number: CN105987637A
Application number: CN201510051706.5A
Authority: CN
Inventors: 顾军民; 张斌
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Shanghai Research Institute of Petrochemical Technology
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Shanghai Research Institute of Petrochemical Technology
Priority date: 2015-01-31
Filing date: 2015-01-31
Publication date: 2016-10-05

Abstract

本发明涉及一种自洁净换热器，主要解决现有技术中存在的换热器运行一段时间后，物料易结垢，造成换热器列管管道阻力增加，设备和管线堵塞，系统压力升高，装置消耗增加，运行周期缩短的问题。本发明通过采用一种自洁净换热器，包括固体颗粒喷射分布器、固体颗粒进口、冷却器上封头、布满列管的换热段、换热器列管保护板，在布满列管的换热段上方设置至少1块保护板，每块保护板上连接插入到列管的短管，在上封头中换热段列管上方沿轴向方向安置有至少1个固体颗粒喷射分布器，固体颗粒进口与固体颗粒喷射分布器相连通的技术方案，较好地解决了该问题，可用于换热器的自洁净。

Description

自洁净换热器

技术领域

本发明涉及一种自洁净换热器。

背景技术

换热器是石油石化领域应用广泛的设备，随着运行时间的延长，换热器列管内的物料将聚集在管内壁，列管内壁垢层逐渐增加，列管内通道逐渐减小，导致列管不畅，增加管道阻力，当垢层达到一定厚度时，系统操作压力明显升高，使装置消耗增加，运行周期缩短，影响装置的正常运行，直至被迫停车。对于换热器列管中的结垢物，通常只能在一年一度的停车检修期间清洗。因此，发明一种自洁净换热器，及时在线去除换热器列管内的结垢物，解决换热器列管的堵塞问题，具有十分重要的现实意义和经济效益。

文献CN1657860A介绍了一种立式列管传热设备管外污垢三相流态化在线清洗技术。在壳程底部安装耐老化、容易弯曲变形的软塑料布气软管，布气软管上开设均匀排列的喷气孔，喷出的清洁气体使壳程液体快速上升，带动固体形成剧烈运动、上下自然循环流动的三相流态化清洗液，实现管外污垢在线、快速、均匀的清洗，可以保障设备长期高效运行。该方法用于立式列管传热设备管外污垢的在线清洗，且介质呈液态，而不是介质呈气态的管内污垢的去除。

文献CN101451797A介绍了一种换热器在线清洗装置。在换热器传热管内装有清洗机构，在流体进出口管上设置换向机构，在流体的推动下，通过换向机构的作用，清洗机构在传热管内往返运动，清洗元件于传热管内壁接触并发生摩擦，不断去除管内污垢或阻止污垢的产生，达到在线清除污垢的目的。该方法在换热管内设置清洗元件，缩小了传热管内流体通道的有效面积，大大增加了换热器列管的阻力，而不是降低换热器的压降。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是对现有技术中存在的换热器运行一段时间后，物料易结垢，造成换热器列管管道阻力增加，系统压力升高，设备和管线堵塞，装置消耗增加，运行周期缩短的问题，提供一种自洁净换热器。该换热器具有清洁换热器列管内的污垢，稳定冷却器列管管道阻力和反应系统的操作压力，维持装置的正常运行，延长装置的运行周期的优点。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种自洁净换热器，包括固体颗粒喷射分布器、固体颗粒进口、换热器上封头、布满列管的换热段、换热器列管保护板，在布满列管的换热段上方设置至少1块保护板，保护板上连接插入到列管的短管，在上封头中换热段列管上方沿轴向方向安置有至少1个固体颗粒喷射分布器，固体颗粒进口与固体颗粒喷射分布器相连通，与换热段连接端相连的换热器上封头是圆柱形、圆锥形、圆柱和圆锥组合体中的至少一种。

上述技术方案中，换热器上封头中安置的喷射分布器的优选范围为1～20个，更优选范围为2～5个；喷射分布器优选方案是多通道型、拉乌尔型、旋流分布型或螺旋喷射型中的至少一种；固体颗粒喷射分布器与固体颗粒进口管线是螺纹连接、法兰连接或焊接连接中的至少一种；喷射分布器的喷射角为94-120°，优选范围为98-110°；与换热段连接端相连的换热器上封头圆锥形的锥角的优选范围为30～120°，更优选范围为60～80°；圆柱和圆锥组合体的上封头的锥角为30～120°，其中圆锥形上封头的锥角为更优选范围为65～75°；分布器喷出口到换热段列管的垂直距离为1.1-2.5米，优选范围为1.4-2米。

上述技术方案中，换热段列管上方设置的换热器列管保护板具有开孔，开孔中心线与各列管中心线重合，在开孔处连接短管，短管与保护板呈垂直，短管内壁喷涂耐腐蚀性涂层；保护板上的短管开孔内径为保护板孔直径的0.6-0.96倍，优选范围为07-0.9倍，更优选范围为07-0.8倍；短管长度为50-140mm，优选范围为80-140mm，更优选范围为90-120mm；保护板厚度为1-10mm，优选范围为3-8mm，更优选范围为3-5mm。

上述技术方案中，在固体颗粒进口前设置固体颗粒储罐和与列管内反应气体呈惰性的气体进口，固体颗粒储罐中的固体颗粒包括硫酸铵颗粒、碳酸铵颗粒、醋酸铵颗粒、草酸铵颗粒、磷酸铵颗粒、磷酸氢铵颗粒或磷酸二氢铵颗粒中的至少一种；固体颗粒的形状包括半球体、圆柱体、多面体、椭圆体或球体中的至少一种；固体颗粒平均直径为0.5～10mm，优选范围为2～5mm。

上述技术方案中，在冷却器出口设置固体颗粒回收塔，固体颗粒回收塔包括逆流洗涤器、顺流洗涤器、蒸馏塔、吸收塔、吸附塔、萃取塔、浸提塔、选择性冷凝器塔、液相反应器、旋风分离器、过滤器、布袋除尘器、惯性分离器中的至少一种；固体颗粒出口到固体颗粒罐前设置固体颗粒清洗罐。

上述技术方案中，保护板分成1-n块，其中n与列管数相等，n为正整数，n的优选范围为2-10块。

上述技术方案中，喷射分布器的设置以使换热器每根列管中的喷射固体量均匀为佳，固体颗粒沿冷却器列管轴向方向以一定的喷射角喷出，固体颗粒的化学组成对反应系统、成品质量无影响，可回收处理或循环使用。固体的喷射为间隙操作，可根据换热器压降变化情况确定操作频次。

由于本发明的自洁净换热器，在换热器列管上方一定的高度上沿轴向方向安置固体颗粒喷射分布器，在换热段列管上设置保护板，保护板上连接插入到列管的短管，将一定直径的固体颗粒经固体颗粒喷射分布器，在喷射分布器的喷射下固体颗粒以一定的喷出速度分布到换热器的每根列管中，固体颗粒喷射分布均匀，及时在线去除换热器列管中的结焦物，稳定了换热器列管管道阻力，维持了装置的消耗水平，延长了装置的运行周期，在换热器列管上方设置保护板，避免了换热器管板和列管的磨损和腐蚀，在冷却器出口设置固体颗粒回收塔，固体颗粒回收后降低了操作成本，避免了固体颗粒进入后系统污染物料，使后系统处理容易。

本发明不仅适用于换热器的在线清洁，同样适用于易结焦体系的管道和反应、换热设备的在线清洁。

采用本发明的自洁净换热器，与换热段连接端相连的换热器上封头是圆柱形，在换热器上封头中安置5个固体颗粒喷射分布器，分布器与固体颗粒进口管线的连接为螺纹连接，分布器的喷射角为98°，分布器喷出口到换热段列管的垂直距离为1.4米，保护板具有开孔，开孔中心线与各列管中心线重合，在开孔处连接短管，短管与保护板呈垂直，短管内壁喷涂耐腐蚀性涂层，保护板上的短管开孔内径为保护板孔直径的0.7，短管长度为120mm，保护板厚度为5mm，将平均直径为5mm的球体状硫酸盐固体颗粒输送到分布器中，经分布器喷射后固体颗粒度分布换热器的每根列管中，固体颗粒喷射分布均匀，清除了列管中的结焦物，装置连续运行18个月时，稳定了冷却器列管管道阻力，维持了装置的正常运行和消耗水平，延长了装置的运行周期，避免了换热器管板和列管的磨损和腐蚀，取得了较好的技术效果。

附图说明

图1为本发明的上封头为圆柱形的自洁净换热器示意图；

图2为本发明的上封头为圆锥形的自洁净换热器示意图；

图1中1为固体颗粒进口，2为换热器圆柱形上封头，3为固体颗粒喷射分布器，4 为换热器保护板，5为换热器列管，6为换热器，7为换热器出口。

图2中1为固体颗粒进口，2为换热器圆锥形上封头，3为固体颗粒喷射分布器，4为换热器保护板，5为换热器列管，6为换热器，7为换热器出口。

本发明的自洁净换热器工艺过程如下：固体颗粒在惰性气体动力作用下从固体颗粒进口1进入换热器6上封头2中安置的喷射分布器3中，喷射后固体颗粒分散并分布到换热器列管5中以去除列管中的结焦物，经换热器出口7回收固体颗粒组分。

下面通过实施例对本发明作进一步的阐述。

具体实施方式

【比较例1】

开车初期无自洁净功能的换热器的压降为4kPa，装置连续运行6个月时，列管内的物料结垢，换热器列管发生堵塞，换热器的压降升高到40kPa，影响装置的正常运行，只能停车清洗。

【实施例1】

【实施例2】

采用本发明的自洁净换热器，与换热段连接端相连的换热器上封头是圆柱形，在换热器上封头中安置4个固体颗粒喷射分布器，分布器与固体颗粒进口管线的连接为螺纹连接，分布器的喷射角为90°，分布器喷出口到换热段列管的垂直距离为1.2米，有两块保护板，保护板具有开孔，开孔中心线与各列管中心线重合，在开孔处连接短管，短管与保护板呈垂直，短管内壁喷涂耐腐蚀性涂层，保护板上的短管开孔内径为保护板孔直径的0.6，短管长度为100mm，保护板厚度为6mm，将平均直径为6mm的球体状硫酸盐固体颗粒输送到分布器中，经分布器喷射后固体颗粒度分布换热器的每根列管中，固体颗粒喷射分布均匀，清除了列管中的结焦物，装置连续运行18个月时，稳定了冷却器列管管道阻力，维持了装置的正常运行和消耗水平，延长了装置的运行周期，避免了换热器管板和列管的磨损和腐蚀，取得了较好的技术效果。

【实施例3】

【实施例4】

自洁净换热器，包括固体颗粒喷射分布器、固体颗粒进口、换热器上封头、布满列管的换热段、换热器列管保护板，在布满列管的换热段上方设置10块保护板，每块保护板上连接插入到列管的短管，在上封头中换热段列管上方沿轴向方向安置有至少1个固体颗粒喷射分布器，固体颗粒进口与固体颗粒喷射分布器相连通，与换热段连接端相连的换热器上封头是圆柱形。

分布器喷出口到换热段列管的垂直距离为2.5米；其中圆锥形上封头的锥角为120°；圆柱和圆锥组合体的上封头的锥角为120°。在换热器上封头中安置5个喷射分布器；喷射分布器的喷射角为98°。

在固体颗粒进口前设置固体颗粒储罐和与列管内反应气体呈惰性的气体进口，固体颗粒储罐中的固体颗粒为硫酸铵颗粒；固体颗粒的形状为半球体；固体颗粒的平均直径为5mm。

在换热器出口设置固体颗粒回收装置；固体颗粒回收塔包括逆流洗涤器；固体颗粒出口到固体颗粒罐前设置固体颗粒清洗罐。

Claims

1.一种自洁净换热器，包括固体颗粒喷射分布器、固体颗粒进口、换热器上封头、布满列管的换热段、换热器列管保护板，在布满列管的换热段上方设置至少1块保护板，每块保护板上连接插入到列管的短管，在上封头中换热段列管上方沿轴向方向安置有至少1个固体颗粒喷射分布器，固体颗粒进口与固体颗粒喷射分布器相连通，与换热段连接端相连的换热器上封头是圆柱形、圆锥形、圆柱和圆锥组合体中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的自洁净换热器，其特征在于在换热器上封头中安置1～20个固体颗粒喷射分布器，喷射分布器的喷射角为94-120°；固体颗粒喷射分布器与固体颗粒进口管线为螺纹连接、法兰连接或焊接连接中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的自洁净换热器，其特征在于分布器喷出口到换热段列管的垂直距离为1.1-2.5米；其中圆锥形上封头的锥角为30～120°；圆柱和圆锥组合体的上封头的锥角为30～120°。

4.根据权利要求2所述的自洁净换热器，其特征在于在换热器上封头中安置2～5个喷射分布器；喷射分布器的喷射角为98-110°；分布器喷出口到换热段列管的垂直距离为1.4-2米；冷却器上封头圆锥形的锥角为60～80°。

5.根据权利要求1所述的自洁净换热器，其特征在于在换热段列管上方设置的冷却器列管保护板具有开孔，开孔中心线与各列管中心线重合，在开孔处连接短管，短管与保护板呈垂直。

6.根据权利要求1所述的自洁净换热器，其特征在于保护板上的短管开孔内径为保护板孔直径的0.6-0.96倍；短管长度为50-140mm；保护板厚度为1-10mm。

7.根据权利要求4所述的自洁净换热器，其特征在于短管内壁喷涂耐腐蚀性涂层，保护板上的短管开孔内径为保护板孔直径的0.7-0.9倍；短管长度为80-140mm；保护板厚度为3-8mm。

8.根据权利要求5所述的自洁净换热器，其特征在于保护板上的短管开孔内径为保护板孔直径的0.7-0.8倍；短管长度为90-120mm；保护板厚度为3-5mm。

9.根据权利要求1所述的自洁净换热器，其特征在于在固体颗粒进口前设置固体颗粒储罐和与列管内反应气体呈惰性的气体进口，固体颗粒储罐中的固体颗粒包括硫酸铵颗粒、碳酸铵颗粒、醋酸铵颗粒、草酸铵颗粒、磷酸铵颗粒、磷酸氢铵颗粒、磷酸二氢铵颗粒、砂子、钢球中的至少一种；固体颗粒的形状包括半球体、圆柱体、多面体、椭圆体或球体中的至少一种；固体颗粒的平均直径为0.5～10mm。

10.根据权利要求7所述的自洁净换热器，其特征在于固体颗粒储罐中的固体颗粒的平均直径为2～5mm。

11.根据权利要求1所述的自洁净换热器，其特征在于在换热器出口设置固体颗粒回收装置；固体颗粒回收塔包括逆流洗涤器、顺流洗涤器、蒸馏塔、吸收塔、吸附塔、萃取塔、浸提塔、选择性冷凝器塔、液相反应器、旋风分离器、过滤器、布袋除尘器、惯性分离器中的至少一种；固体颗粒出口到固体颗粒罐前设置固体颗粒清洗罐。

12.根据权利要求1所述的自洁净换热器，其特征在于所述的保护板分成1-n块，其中n与换热器列管数相等，n为正整数。

13.根据权利要求10所述的自洁净换热器，其特征在于所述的保护板为2-10块。