CN106288934B - 换热器在线除垢方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种换热器在线除垢方法及装置，属于石油化工领域。所述装置包括：加料单元、输送单元、充压单元和流化单元；加料单元一端通过第一输送管线与输送单元一端连通；输送单元另一端通过第二输送管线与换热器的反应气入口管线的两端之间的部位连通，换热器的反应气入口管线一端为反应气体的入口，另一端与换热器的管束连通；充压单元通过第一输送管线与输送单元连通，用于增加输送单元中的压力；流化单元与输送单元连通，用于通过向输送单元输入流化气体来流化输送单元内的除垢物。本发明解决了在线换热器管束的污垢无法彻底清除的问题，实现了提高除垢能力的效果，用于对在线换热器管束除垢。

Description

换热器在线除垢方法及装置

技术领域

本发明涉及石油化工领域，特别涉及一种换热器在线除垢方法及装置。

背景技术

在石油化工领域中，经常会有加热、冷却和冷凝的换热过程，如在使用甲醇制烯烃、芳烃或汽油时，由于反应温度较高，反应生成的反应气体在送至急冷塔进行冷却分离前，需要使用换热器将反应气体的显热回收。当换热器长期处于工作状态时，换热器管束内侧容易粘附污垢，该污垢主要为凝固的重芳烃及催化剂粉尘。如果粘附的污垢较多，则会影响换热效果。因此，需要对在线换热器管束进行除垢工作。

现有技术中，主要是通过超声波除垢法完成在线换热器管束的除垢工作。如在甲醇制烯烃、芳烃或汽油领域时，通过超声波除垢法进行除垢的过程为：通过超声波振荡，使换热器的金属结构及其中凝固的重芳烃及催化剂粉尘也产生振荡，在振荡的作用下，凝固的重芳烃及催化剂粉尘并不会附着在以相同超声频率振荡的管束内侧。管束的振荡一方面防止了凝固的重芳烃及催化剂粉尘粘附在管束内侧，另一方面，有助于把形成的一定厚度且尚不坚硬的污垢即凝固的重芳烃及催化剂粉尘振碎。

但是，甲醇制烯烃、芳烃或汽油的反应气体换热器的管束较长，单管的直径较大，管壁较厚，超声波振荡的效果较差，超声波除垢法无法对在线换热器管束的污垢进行彻底清除。

发明内容

为了解决在线换热器管束的污垢无法彻底清除的问题，本发明提供了一种换热器在线除垢方法及装置。所述技术方案如下：

第一方面，提供了一种换热器在线除垢装置，所述装置包括：加料单元、输送单元、充压单元和流化单元；

所述加料单元的一端通过第一输送管线与所述输送单元的一端连通；

所述输送单元的另一端通过第二输送管线与换热器的反应气入口管线的两端之间的部位连通，换热器的反应气入口管线的一端为反应气体的入口，另一端与换热器的管束连通；

所述充压单元通过所述第一输送管线与所述输送单元连通，用于增加所述输送单元中的压力；

所述流化单元与所述输送单元连通，用于通过向所述输送单元输入流化气体来流化所述输送单元内的除垢物。

可选的，所述输送单元包括：压送罐和第一压力表；

所述压送罐的底部呈锥形，所述圆柱形的上底面设置有放空管线，所述放空管线设置有第一阀门；

所述第一压力表与所述压送罐连通，用于测量所述压送罐内的压力。

可选的，所述装置还包括：疏松单元和可视单元；

所述疏松单元的一端与所述压送罐连通，且固定在所述压送罐的底部，所述疏松单元的另一端为松动气体的入口；

所述可视单元的一端与所述输送单元连通，另一端与所述换热器的反应气入口管线的两端之间的部位连通。

可选的，所述疏松单元包括松动气体管线，所述松动气体管线设置有第二阀门；

所述可视单元包括视窗和第三输送管线，所述视窗的一端与所述第二输送管线连通，另一端与所述第三输送管线的一端连通，所述第三输送管线的另一端与所述换热器的反应气入口管线的两端之间的部位连通，所述第三输送管线设置有第三阀门。

可选的，所述装置还包括：分布器；

所述分布器设置于所述第三输送管线与所述换热器的反应气入口管线的连接处。

可选的，所述加料单元包括加料斗，所述加料斗的底部呈锥形，所述加料斗的底部与所述第一输送管线的一端连通，所述第一输送管线的另一端与所述压送罐的顶部连通，所述第一输送管线设置有第四阀门。

可选的，所述充压单元通过向所述第一输送管线输入所述充压气体来增加所述输送单元中的压力，所述充压单元包括：充压气体管线和第二压力表；

所述充压气体管线的一端与所述第一输送管线连通，另一端为充压气体的入口，所述充压气体管线设置有第五阀门；

所述第二压力表与所述充压气体管线连通，用于检测所述充压气体的压力。

可选的，所述流化单元包括：流化气体管线，加料流化管，第一输送气体管线和第二输送气体管线；

所述加料流化管的一端与所述压送罐的底部连通，所述加料流化管设置有第六阀门，所述第二输送管线的一端与所述加料流化管的一端连通，所述加料流化管的另一端与所述流化气体管线的一端连通，所述流化气体管线的另一端为所述流化气体的入口，所述流化气体管线设置有第七阀门；

所述第一输送气体管线的一端与所述第二输送管线的两端之间的部位连通，所述第一输送气体管线的另一端为所述流化气体的入口，所述流化气体用于流化所述除垢物，所述第一输送气体管线设置有第八阀门；

所述第二输送气体管线的一端与所述第三输送管线的两端之间的部位连通，所述输送气体管线的另一端为所述流化气体的入口，所述第二输送气体管线设置有第九阀门。

第二方面，提供了一种换热器在线除垢方法，用于第一方面任一所述的换热器在线除垢装置，所述方法包括：

将除垢物加入加料单元；

使所述除垢物通过第一输送管线进入输送单元；

利用充压单元使所述除垢物依次通过第二输送管线、换热器的反应气入口管线进入换热器的管束内；

通过所述除垢物对所述管束进行除垢。

本发明提供了一种换热器在线除垢方法及装置，通过将除垢物加入加料单元，使除垢物通过第一输送管线进入输送单元，再利用充压单元使除垢物依次通过第二输送管线、换热器的反应气入口管线进入换热器的管束内，最后通过所述除垢物对管束进行除垢，相较于现有的换热器在线除垢技术，提高了除垢能力。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种换热器在线除垢装置的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的另一种换热器在线除垢装置的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种分布器的安装示意图；

图4是本发明实施例提供的一种换热器在线除垢方法的流程图。

通过上述附图，已示出本发明明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本发明构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

本发明实施例提供了一种换热器在线除垢装置01，如图1所示，该装置01包括：加料单元001、输送单元002、充压单元003和流化单元004。

其中，加料单元001的一端通过第一输送管线12与输送单元002的一端连通；输送单元002的另一端通过第二输送管线13与换热器22的反应气入口管线18的两端之间的部位连通，换热器22的反应气入口管线18的一端为反应气体的入口，另一端与换热器22的管束221连通；充压单元003通过第一输送管线12与输送单元002连通，用于增加输送单元002中的压力；流化单元004与输送单元002连通，用于通过向输送单元002输入流化气体来流化输送单元002内的除垢物。

综上所述，本发明实施例提供的换热器在线除垢装置，通过将除垢物加入加料单元，使除垢物通过第一输送管线进入输送单元，再利用充压单元使除垢物依次通过第二输送管线、换热器的反应气入口管线进入换热器的管束内，最后通过所述除垢物对管束进行除垢，相较于现有的换热器在线除垢技术，提高了除垢能力。

可选的，输送单元包括：压送罐和第一压力表。

压送罐的底部呈锥形，圆柱形的上底面设置有放空管线，放空管线设置有第一阀门；第一压力表与压送罐连通，用于测量压送罐内的压力。

可选的，该装置还包括：疏松单元和可视单元。其中，疏松单元的一端与压送罐连通，且固定在压送罐的底部，疏松单元的另一端为松动气体的入口；可视单元的一端与输送单元连通，另一端与换热器的反应气入口管线的两端之间的部位连通。

可选的，疏松单元包括松动气体管线，松动气体管线设置有第二阀门。可视单元包括视窗和第三输送管线，视窗的一端与第二输送管线连通，另一端与第三输送管线的一端连通，第三输送管线的另一端与换热器的反应气入口管线的两端之间的部位连通，第三输送管线设置有第三阀门。

可选的，该装置还包括：分布器，分布器设置于第三输送管线与换热器的反应气入口管线的连接处。

可选的，加料单元包括加料斗，加料斗的底部呈锥形，加料斗的底部与第一输送管线的一端连通，第一输送管线的另一端与压送罐的顶部连通，第一输送管线设置有第四阀门。

可选的，充压单元通过向第一输送管线输入充压气体来增加输送单元中的压力，充压单元包括：充压气体管线和第二压力表。其中，充压气体管线的一端与第一输送管线连通，另一端为充压气体的入口，充压气体管线设置有第五阀门；第二压力表与充压气体管线连通，用于检测充压气体的压力。

可选的，流化单元包括：流化气体管线，加料流化管，第一输送气体管线和第二输送气体管线。

其中，加料流化管的一端与压送罐的底部连通，加料流化管设置有第六阀门，第二输送管线的一端与加料流化管的一端连通，加料流化管的另一端与流化气体管线的一端连通，流化气体管线的另一端为流化气体的入口，流化气体管线设置有第七阀门。

第一输送气体管线的一端与第二输送管线的两端之间的部位连通，第一输送气体管线的另一端为流化气体的入口，流化气体用于流化除垢物，第一输送气体管线设置有第八阀门。

第二输送气体管线的一端与第三输送管线的两端之间的部位连通，输送气体管线的另一端输送气体的入口，第二输送气体管线设置有第九阀门。

综上所述，本发明实施例提供的换热器在线除垢装置，通过将除垢物加入加料单元，使除垢物通过第一输送管线进入输送单元，再利用充压单元使除垢物依次通过第二输送管线、换热器的反应气入口管线进入换热器的管束内，最后通过所述除垢物对管束进行除垢，相较于现有的换热器在线除垢技术，提高了除垢能力。

本发明实施例提供了另一种换热器在线除垢装置，该装置包括：加料单元、输送单元、充压单元、流化单元、疏松单元、可视单元和分布器。图2示出了该换热器在线除垢装置的具体结构示意图。

需要说明的是，图1中的加料单元001对应图2中的加料斗1；输送单元002对应图2中的压送罐2和第一压力表20；充压单元003对应图2中的充压气体管线15和第二压力表21；流化单元004对应图2中的流化气体管线26，加料流化管27，第一输送气体管线16和第二输送气体管线17；疏松单元005对应图2中的松动气体管线23；可视单元006对应图2中的视窗3和第三输送管线14。

如图2所示，加料单元的一端通过第一输送管线12与输送单元的一端连通；输送单元的另一端通过第二输送管线13与换热器22的反应气入口管线18的两端之间的部位连通，换热器22的反应气入口管线18的一端为反应气体的入口，另一端与换热器22的管束221连通；充压单元通过第一输送管线12与输送单元连通，用于增加输送单元中的压力；流化单元与输送单元连通，用于通过向输送单元输入流化气体来流化输送单元内的除垢物。

示例的，用于对换热器管束进行除垢的除垢物可以是直径为10～500_um(微米)的球形或不规则形状惰性颗粒，使用该类除垢颗粒，可以在后续分离系统中可通过过滤的方式被更快地分离出来。

如图2所示，输送单元包括：压送罐2和第一压力表20。

压送罐2的底部呈锥形，该圆柱形的上底面设置有放空管线28，放空管线28设置有第一阀门11。放空管线28用于对压送罐2进行泄压，从而保证除垢物能够通过加料单元顺利进入压送罐2。示例的，压送罐2可以为承压、锥底容器。第一压力表20与压送罐2连通，用于测量压送罐2内的压力。

疏松单元的一端与压送罐2连通，且固定在压送罐2的底部，疏松单元的另一端为松动气体的入口。具体的，疏松单元包括松动气体管线23，松动气体管线23设置有第二阀门24。松动气体管线23用于向压送罐2提供松动气体，从而保证压送罐2的底部始终处于疏松状态，保证除垢物被畅通输送。

可视单元的一端与输送单元连通，另一端与换热器的反应气入口管线18的两端之间的部位连通。具体的，可视单元包括视窗3和第三输送管线14，视窗3的一端与第二输送管线13连通，另一端与第三输送管线14的一端连通，第三输送管线14的另一端与换热器的反应气入口管线18的两端之间的部位连通，第三输送管线14设置有第三阀门7。视镜3可在线观察第二输送管线13内除垢物的流动状态。需要说明的是，为了保证除垢物与反应气体有一定的混合时间，保证更好的除垢效果，第三输送管线14与换热器的反应气入口管线18的连接点与换热器22的反应气设备接口的距离d可以大于或等于2米。

分布器(图2未画出)设置于第三输送管线14与换热器的反应气入口管线18的连接处(即图2中的虚线部分)。图2中的虚线部分具体如图3所示，分布器007设置于第三输送管线14与换热器的反应气入口管线18的连接处。分布器水平布置，用于对除垢物进行均匀分布，从而保证更好的除垢效果。

加料单元包括加料斗1，加料斗1的底部呈锥形，加料斗1的底部与第一输送管线12的一端连通，第一输送管线12的另一端与压送罐2的顶部连通，第一输送管线12设置有第四阀门5。示例的，加料斗1可以为常压、敞口、锥底容器，该加料斗1能够使除垢物(即除垢颗粒)被倒入加料斗内，并在重力作用下流入压送罐2。

充压单元包括：充压气体管线15和第二压力表21。充压单元通过向第一输送管线12输入充压气体来增加输送单元中的压力。充压气体管线15的一端与第一输送管线12连通，另一端为充压气体的入口，充压气体管线15设置有第五阀门8。第二压力表21与充压气体管线15连通，用于检测充压气体的压力。

流化单元包括：流化气体管线26，加料流化管27，第一输送气体管线16和第二输送气体管线17。其中，加料流化管27的一端与压送罐2的底部连通，加料流化管27设置有第六阀门6，第二输送管线13的一端与加料流化管27的一端连通，加料流化管27的另一端与流化气体管线26的一端连通，流化气体管线26的另一端为流化气体的入口，流化气体管线26设置有第七阀门25。加料流化管27用于使除垢物流化起来，从而保证除垢物被畅通输送。

第一输送气体管线16的一端与第二输送管线13的两端之间的部位连通，第一输送气体管线16的另一端为流化气体的入口，流化气体用于流化除垢物，第一输送气体管线16设置有第八阀门9。

第二输送气体管线17的一端与第三输送管线14的两端之间的部位连通，输送气体管线17的另一端为流化气体的入口，第二输送气体管线17设置有第九阀门10。

需要补充说明的是，图2中的19表示的是除垢物。取热介质是对反应气体进行显热回收时所使用的介质，如将甲醇制烯烃的工艺过程中，取热介质可以为原料甲醇。图2所示的气体可以为松动气体、充压气体或流化气体等。

以待加入换热器在线除垢装置的除垢物为除垢颗粒19为例，参见图2和图3，本发明实施例提供的换热器在线除垢装置的工作原理为：

第一阀门11、第二阀门24、第三阀门7、第四阀门5、第五阀门8、第六阀门6、第七阀门25、第八阀门9和第九阀门10在初始状态时均关闭。

开始除垢操作时，打开第四阀门5、第五阀门8和第一阀门11，将适量除垢颗粒19加入加料斗1，除垢颗粒19通过第一输送管线12及第四阀门5进入压送罐2。接着，关闭第四阀门5、第一阀门11，待第一压力表20的压力指示值与第二压力表21的压力指示值相同时，依次打开第二阀门24、第七阀门25、第八阀门9、第九阀门10、第六阀门6和第三阀门7，在充压气体的压力作用下，除垢颗粒通过第六阀门6、第二输送管线13、视镜3、第三输送管线14、第三阀门7到达换热器的反应气入口管线18与第三输送管线14的接口处，在此处除垢颗粒19通过分布器007分布均匀后进入换热器的反应气入口管线18，进一步进入换热器22的管束221内，除垢颗粒对换热器22的管束221内侧表面进行高速冲刷，清除管束内侧表面的污垢层，除垢颗粒随反应气体一起进入后续流程，通过后续分离流程中的过滤器分离。

观察视镜3，在无除垢颗粒通过时，关闭第三阀门7、第五阀门8、第八阀门9、第二阀门24、第七阀门25、第九阀门10，打开第一阀门11，对换热器在线除垢装泄压，待第一压力表20显示常压后，关闭第一阀门11和第六阀门6，此时，除垢颗粒恢复正常状态，视镜3中再次出现除垢颗粒。

本发明实施例提供的换热器在线除垢装置，可在线将甲醇制烯烃、甲醇制芳烃或汽油的反应气换热器管束内壁的污垢层除去，提高换热器的传热系数，提高反应气热量的回收率，保证装置长周期稳定运行。此外，该装置还具有结构简单紧凑，占用空间小，操作简单的优点，应用前景较为广泛，适用于易发生结垢的换热系统，例如甲醇制烯烃、甲醇制芳烃或汽油装置的反应气热量回收系统。

综上所述，本发明实施例提供的换热器在线除垢装置，通过将除垢物加入加料单元，使除垢物通过第一输送管线进入输送单元，再利用充压单元使除垢物依次通过第二输送管线、换热器的反应气入口管线进入换热器的管束内，最后通过所述除垢物对管束进行除垢，相较于现有的换热器在线除垢技术，提高了除垢能力。

本发明实施例提供了一种换热器在线除垢方法，用于上述装置实施例中的换热器在线除垢装置，如图4所示，该方法包括：

步骤301、将除垢物加入加料单元。

步骤302、使除垢物通过第一输送管线进入输送单元。

步骤303、利用充压单元使除垢物依次通过第二输送管线、换热器的反应气入口管线进入换热器的管束内。

步骤304、通过除垢物对管束进行除垢。

综上所述，本发明实施例提供的换热器在线除垢方法，通过将除垢物加入加料单元，使除垢物通过第一输送管线进入输送单元，再利用充压单元使除垢物依次通过第二输送管线、换热器的反应气入口管线进入换热器的管束内，最后通过所述除垢物对管束进行除垢，相较于现有的换热器在线除垢技术，提高了除垢能力。

示例的，除垢物可以是直径为10～500um的球形或不规则形状惰性颗粒。加料斗单元可以为常压、敞口、锥底容器。

本发明实施例提供的换热器在线除垢方法，可将甲醇制烯烃、甲醇制芳烃或汽油的反应气换热器管束内壁的污垢层除去，提高换热器的传热系数，提高反应气热量的回收率，保证装置长周期稳定运行，该方法适用于易发生结垢的换热系统，例如甲醇制烯烃、甲醇制芳烃或汽油装置的反应气热量回收系统。

需要说明的是，本发明实施例提供的换热器在线除垢方法步骤的先后顺序可以进行适当调整，步骤也可以根据情况进行相应增减，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化的方法，都应涵盖在本发明的保护范围之内，因此不再赘述。

综上所述，本发明实施例提供的换热器在线除垢方法，通过将除垢物加入加料单元，使除垢物通过第一输送管线进入输送单元，再利用充压单元使除垢物依次通过第二输送管线、换热器的反应气入口管线进入换热器的管束内，最后通过所述除垢物对管束进行除垢，相较于现有的换热器在线除垢技术，提高了除垢能力。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的方法实施例中的过程，可以参考前述装置实施例中的装置的具体工作过程，在此不再赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种换热器在线除垢装置，其特征在于，所述装置包括：加料单元、输送单元、充压单元和流化单元；

所述加料单元的一端通过第一输送管线与所述输送单元的一端连通；

所述输送单元的另一端通过第二输送管线与换热器的反应气入口管线的两端之间的部位连通，换热器的反应气入口管线的一端为反应气体的入口，另一端与换热器的管束连通；

所述充压单元通过所述第一输送管线与所述输送单元连通，用于增加所述输送单元中的压力；

所述流化单元与所述输送单元连通，用于通过向所述输送单元输入流化气体来流化所述输送单元内的除垢物；

所述输送单元包括：压送罐和第一压力表；

所述装置还包括：疏松单元和可视单元；

所述疏松单元包括松动气体管线，所述松动气体管线设置有第二阀门；

所述可视单元包括视窗和第三输送管线，所述视窗的一端与所述第二输送管线连通，另一端与所述第三输送管线的一端连通，所述第三输送管线的另一端与所述换热器的反应气入口管线的两端之间的部位连通，所述第三输送管线设置有第三阀门；

所述流化单元包括：流化气体管线，加料流化管，第一输送气体管线和第二输送气体管线；

所述加料流化管的一端与所述压送罐的底部连通，所述加料流化管设置有第六阀门，所述第二输送管线的一端与所述加料流化管的一端连通，所述加料流化管的另一端与所述流化气体管线的一端连通，所述流化气体管线的另一端为所述流化气体的入口，所述流化气体管线设置有第七阀门；

所述第一输送气体管线的一端与所述第二输送管线的两端之间的部位连通，所述第一输送气体管线的另一端为所述流化气体的入口，所述流化气体用于流化所述除垢物，所述第一输送气体管线设置有第八阀门；

所述第二输送气体管线的一端与所述第三输送管线的两端之间的部位连通，所述输送气体管线的另一端为所述流化气体的入口，所述第二输送气体管线设置有第九阀门。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

所述压送罐的底部呈锥形，圆柱形的上底面设置有放空管线，所述放空管线设置有第一阀门；

所述第一压力表与所述压送罐连通，用于测量所述压送罐内的压力。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，

所述疏松单元的一端与所述压送罐连通，且固定在所述压送罐的底部，所述疏松单元的另一端为松动气体的入口；

所述可视单元的一端与所述输送单元连通，另一端与所述换热器的反应气入口管线的两端之间的部位连通。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：分布器；

所述分布器设置于所述第三输送管线与所述换热器的反应气入口管线的连接处。

5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，

所述加料单元包括加料斗，所述加料斗的底部呈锥形，所述加料斗的底部与所述第一输送管线的一端连通，所述第一输送管线的另一端与所述压送罐的顶部连通，所述第一输送管线设置有第四阀门。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述充压单元通过向所述第一输送管线输入所述充压气体来增加所述输送单元中的压力，所述充压单元包括：充压气体管线和第二压力表；

所述充压气体管线的一端与所述第一输送管线连通，另一端为充压气体的入口，所述充压气体管线设置有第五阀门；

所述第二压力表与所述充压气体管线连通，用于检测所述充压气体的压力。

7.一种换热器在线除垢方法，其特征在于，用于权利要求1至6任一所述的换热器在线除垢装置，所述方法包括：

将除垢物加入加料单元；

使所述除垢物通过第一输送管线进入输送单元；

利用充压单元使所述除垢物依次通过第二输送管线、换热器的反应气入口管线进入换热器的管束内；

通过所述除垢物对所述管束进行除垢。