CN207210334U - 一种预防分馏塔顶水冷器结垢的系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种预防分馏塔顶水冷器结垢的系统，属于石油化工技术领域。所述系统中分馏塔塔顶气相出口与换热器壳程入口相连；换热器壳程出口分别与第一调节阀的入口和水冷器的壳程入口相连；第一调节阀的出口与回流罐的气相入口相连；水冷器的壳程出口与回流罐的液相入口相连；换热器的管程上设有热媒水进口和热媒水出口；水冷器的管程上设有循环水进口和循环水出口；循环水出口与第二调节阀的入口相连；分馏塔塔顶气相出口与调节器相连；调节器的电信号输出端分别与第一调节阀和第二调节阀的电信号输入端相连。本实用新型可有效预防分馏塔顶水冷器结垢，还可在水冷器长周期安全运行的前提下实现节能。

Description

一种预防分馏塔顶水冷器结垢的系统

技术领域

本实用新型涉及石油化工技术领域，特别涉及一种预防分馏塔顶水冷器结垢的系统。

背景技术

循环水冷却系统在石油化工行业作为公用工程系统，为生产装置提供冷却水，对生产装置长周期稳定运行具有重要的作用。循环水用户主要是各类水冷器，包括分馏塔顶水冷器、压缩机级间水冷器及油品水冷器等。其中分馏塔顶水冷器起着冷却塔顶油气的作用，其冷却效果影响着塔压的控制，进而影响分馏塔的能耗和产品质量，因此设计时往往富余量较大。但随着运行时间的加长，经常会出现冷却效果逐步下降，导致塔压升高，分馏塔操作能耗增加，严重时影响产品质量的现象。

导致分馏塔顶水冷器冷却效果下降的原因主要是由水冷器水侧结垢引起的，而引起水冷器结垢的因素包括水冷器循环水水质差、水冷器管内流速偏低、管壁温度偏高等。由于生产装置负荷变化、季节因素，工艺介质冷却负荷也需同时发生变化，而目前大部分水冷器循环水量未能进行及时调节或采用的调节方法不恰当。

如图1所示，水冷器的循环水量采用自动调节方法，即通过调节水冷器出口调节阀开度实现对塔顶压力或热物料冷后温度的控制。这种循环水调节方法存在以下问题：当热物料所需冷却负荷较小或气温较低时，水冷器内水量小且流速低，易造成循环水出水温度高，致使循环水中药剂分解失效，结垢趋势大幅升高，进而出现腐蚀和泄漏，无法实现长周期运行。

对于大部分的分馏塔顶水冷器，其循环水管线未设置自动调节阀，只有手阀，如图2所示。循环水量通过水冷器进出口手阀调节，而塔顶压力或热物料冷后温度通过调节热物料的旁路阀门控制，这种循环水调节方法存在以下问题：循环水量的调节采用手动阀门，阀门开度通常处于不变状态，不仅无法根据工况变化实时调节循环水用量，无法保证水冷器管内循环水流速处于合理范围内，而且会因循环水进出温差小导致水冷器耗水量过大等问题。

实用新型内容

为了解决现有水冷器低负荷运行时易结垢及循环水耗水量大等问题，本实用新型提供了一种预防分馏塔顶水冷器结垢的系统，由分馏塔、换热器、水冷器、回流罐、调节器、第一调节阀和第二调节阀通过管线相连，所述分馏塔塔顶气相出口与所述换热器壳程入口相连；所述换热器壳程出口分两路，分别与所述第一调节阀的入口和所述水冷器的壳程入口相连；所述第一调节阀的出口与所述回流罐的气相入口相连；所述水冷器的壳程出口与所述回流罐的液相入口相连；所述换热器的管程上设有热媒水进口和热媒水出口；所述水冷器的管程上设有循环水进口和循环水出口；所述循环水出口与所述第二调节阀的入口相连；所述分馏塔塔顶气相出口与所述调节器相连；所述调节器的电信号输出端分别与所述第一调节阀和所述第二调节阀的电信号输入端相连。

所述调节器为压力PI调节器。

所述第一调节阀和第二调节阀均为压力调节阀。

所述回流罐设置有液位计。

本实用新型提供的预防分馏塔顶水冷器结垢的系统，通过增加前置换热器，可以降低水冷器的工艺侧入口温度，从而降低水冷器的管壁温度；同时塔压由热旁路和循环水两路进行控制，不仅可以快速精确的实现塔顶压力控制，而且循环水流速稳定、循环水量可按需控制，从而避免了较快发生结垢，在满足长周期安全运行的前提下实现了节能。

附图说明

图1是现有通过调节水冷器的循环水出口管线调节阀实现对塔顶压力或热物料冷后温度的控制流程示意图；

图2是现有通过调节热物料的旁路阀门实现对塔顶压力或热物料冷后温度的控制流程示意图；

图3是本实用新型实施例预防分馏塔顶水冷器结垢的系统原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型技术方案作进一步描述。

参见图3，本实用新型实施例提供了一种预防分馏塔顶水冷器结垢的系统，该系统由分馏塔1、换热器2、水冷器3、调节阀4、调节阀5、调节器6和回流罐7通过管线相连。其中，分馏塔1的塔顶气相出口与换热器2的壳程入口相连；换热器2的壳程出口分两路，分别与调节阀5的入口和水冷器3的壳程入口相连；调节阀5的出口与回流罐7的气相入口相连；水冷器3的壳程出口与回流罐7的液相入口相连；换热器2的管程上设有热媒水进口和热媒水出口；水冷器3的管程上设有循环水进口和循环水出口；循环水出口与调节阀4的入口相连；分馏塔1的塔顶气相出口与调节器6相连；调节器6的电信号输出端分别与调节阀5和调节阀4的电信号输入端相连。

在实际应用中，调节器6采用压力PI调节器(比例积分调节器)，用于根据分馏塔塔顶压力设计值与压力测量值，实时输出控制信号。调节阀5和调节阀4均采用压力调节阀，用于根据调节器6输出的控制信号，分别对分馏塔1的塔顶压力和水冷器3的循环水流量进行调节，进而实现对分馏塔塔顶压力和热物料冷却后温度的精确控制。回流罐7设置有液位计8，用于检测回流罐7的液位。

本实用新型实施例预防分馏塔顶水冷器结垢的系统工作原理为：高温物料进入分馏塔1的进料塔盘，物料中的液相靠重力自上而下流经各层塔盘后从塔底排出，物料中的气相在压强差的推动下自下而上经过各层塔盘后上升至塔顶排出；塔顶排出的高温混合气体先通过换热器2取走部分热量，再分别流入调节阀5和水冷器3；调节器6根据塔顶的压力和物料冷却要求，实时控制调节阀5和调节阀4的开度大小，使塔顶压力和物料冷却达到工艺要求；在水冷器3内，塔顶气体被来自循环水管网的循环冷水冷却，冷却后的气液混合物靠压力进入回流罐7，换热后的循环热水送至循环水管网进行冷却处理；流经调节阀5的混合气体进入回流罐7，高温混合气体和气液混合物在回流罐7内进行气液分离；分离所得气相作为燃料气进入燃料气管网，分离所得液相被回流泵输送至分馏塔塔顶，作为分馏塔塔顶回流液。在实际控制过程中，需要预先根据水冷器的结构参数和循环水流量，计算出循环水流速，并将循环水流速作为控制约束条件；其中，循环水流速＝循环水流量/水冷器管程总截面积。

参见图3，本实用新型实施例预防分馏塔顶水冷器结垢的系统构建方法，具体包括：将分馏塔1的塔顶气相出口与换热器2壳程入口相连；将换热器2的壳程出口分别与调节阀5的入口和水冷器3的壳程入口相连；换热器2的管程上设有热媒水进口和热媒水出口；将调节阀5的出口与回流罐7的气相入口相连；将水冷器3的壳程出口与回流罐7的液相入口相连；水冷器3的管程上设有循环水进口和循环水出口；将水冷器3的管程循环水出口与调节阀4的入口相连；将调节器6与分馏塔1的塔顶气相出口相连；将调节器6的电信号输出端分别与调节阀5和调节阀4的电信号输入端相连。

本实用新型实施例提供的预防分馏塔顶水冷器结垢的系统，通过增加前置换热器，可以降低水冷器的工艺侧入口温度，从而降低水冷器的管壁温度；同时塔压由热旁路和循环水两路进行控制，不仅可以快速精确的实现塔顶压力控制，而且循环水流速稳定、循环水量可按需控制，从而避免了较快发生结垢，在满足长周期安全运行的前提下实现了节能。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种预防分馏塔顶水冷器结垢的系统，由分馏塔、换热器、水冷器、回流罐、调节器、第一调节阀和第二调节阀通过管线相连，其特征在于，所述分馏塔塔顶气相出口与所述换热器壳程入口相连；所述换热器壳程出口分两路，分别与所述第一调节阀的入口和所述水冷器的壳程入口相连；所述第一调节阀的出口与所述回流罐的气相入口相连；所述水冷器的壳程出口与所述回流罐的液相入口相连；所述换热器的管程上设有热媒水进口和热媒水出口；所述水冷器的管程上设有循环水进口和循环水出口；所述循环水出口与所述第二调节阀的入口相连；所述分馏塔塔顶气相出口与所述调节器相连；所述调节器的电信号输出端分别与所述第一调节阀和所述第二调节阀的电信号输入端相连。

2.如权利要求1所述的预防分馏塔顶水冷器结垢的系统，其特征在于，所述调节器为压力PI调节器。

3.如权利要求1所述的预防分馏塔顶水冷器结垢的系统，其特征在于，所述第一调节阀和第二调节阀均为压力调节阀。

4.如权利要求1所述的预防分馏塔顶水冷器结垢的系统，其特征在于，所述回流罐设置有液位计。