CN211234031U - 一种用于换热的大长径比换热器及其应用装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于换热的大长径比换热器及其应用装置，其中大长径比换热器包括多个换热单元，所述多个换热单元均为单管程和单壳程的换热器；所述多个换热单元的管程和壳程均采用串联的方式连接；应用装置包括一种电脱盐排污水换热装置、一种酸性水汽提装置、一种催化外甩油浆‑原料油换热装置和一种催化外甩油浆‑水换热装置。本实用新型能够防止换热器结垢，提高换热效率。

Description

一种用于换热的大长径比换热器及其应用装置

技术领域

本实用新型涉及石油化工技术领域，特别是涉及一种用于换热的大长径比换热器及其应用装置。

背景技术

化工领域含有固体杂质的物料容易导致换热器结垢，影响传热，同时影响换热器的长周期运行。例如，在炼油领域，这些物料包括电脱盐装置的排污水、酸性水汽提装置的原料水和净化水，以及催化裂化装置的外甩油浆等。电脱盐装置是炼油厂原油加工流程中的第一个装置，其作用是使用水将原油中的固体杂质洗涤出来。电脱盐罐的操作温度为120-140℃，罐底分离出的含油和含有固体杂质的排污水从罐底排出经换热后送出装置。排污水的换热一般设置为二级或三级换热流程。二级换热流程为排污水经排污水-净化水换热器和排污水-循环水换热器，然后送出装置。三级换热流程为排污水经排污水-净化水换热器、排污水空冷器和排污水-循环水换热器，然后送出装置。催化外甩油浆换热装置一般换热流程是油浆和原料油换热，油浆蒸汽发生器和油浆冷却器。

传统的换热流程中使用的换热器为普通的管壳式换热器，其长径比一般在4～10，换热器的管程为2-4管程，壳程为单壳程。壳程采用弓形折流板，存在死区，导致换热器传热效率低，容易结垢，影响换热效率造成经济损失，而且导致出口温度升高，每年夏季来临之前都要拆开换热器进行清洗。随着炼油厂对降低装置能耗的需求越来越迫切，以及下游环保装置对于为了保证环保指标而对上游装置污水排放指标的要求越来越严格，这个问题越来越突出，需要采取措施解决。

酸性水汽提装置的原料水-净化水换热器一般采用4-6台普通的管壳式换热器。每台换热器一般为2-4管程的单壳程弓形板换热器。该换热器刚投用时效果很好，一般使用1-2个月换热量降低至原设计的50-70％，导致塔底蒸汽用量大幅度提高。为了降低塔底蒸汽用量，需要停用换热器进行机械清洗，对装置的正常生产产生影响，也产生了大量的维修费用。

催化外甩油浆换热装置一般是由原料油-油浆换热器，油浆蒸汽发生器以及油浆冷却器组成。其油浆换热后温度较高，一般在280℃，需要依靠除盐水的蒸发带走热量进行冷却，这种装置不仅热量没有得到合理的回收利用，而且需要使用冷却介质，产生能量消耗。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种用于换热的大长径比换热器及其应用装置，能够防止换热器结垢，提高换热效率。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种用于换热的大长径比换热器，包括多个换热单元，所述多个换热单元均为单管程和单壳程的换热器；所述多个换热单元的管程和壳程均采用串联的方式连接。

所述换热单元的长径比为15～60。

所述换热单元为DN200-400的换热器。

所述换热单元的个数为2-8个。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种电脱盐排污水换热装置，包括第一脱盐罐、第二脱盐罐、净化水罐以及两个上述的大长径比换热器，其中，一个大长径比换热器作为第一换热器，另一个大长径比换热器作为第二换热器；所述第一脱盐罐的排污水口与第一换热器的排污水进口相连，所述净化水罐的出口与第一换热器的净化水进口相连；所述第一换热器的排污水出口与第二换热器的排污水进口相连；所述第一换热器的净化水出口与第二脱盐罐的入口相连。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：还提供一种酸性水汽提装置，包括污水汽提塔、循环水冷却器和上述的大长径比换热器，所述污水汽提塔的净化水出口与所述大长径比换热器的净化水入口相连，所述大长径比换热器的原料水入口与原料水管道相连；所述大长径比换热器的净化水出口与所述循环水冷却器相连；所述大长径比换热器的原料水出口与污水汽提塔的原料水进口相连。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：还提供一种催化外甩油浆-原料油换热装置，包括催化分馏塔、油浆泵、油浆-原料油换热器、油浆蒸汽发生器、油浆冷却器和上述的大长径比换热器，所述催化分馏塔底与所述油浆泵的进口相连，所述油浆泵的出口依次与所述油浆－原料油换热器和油浆蒸汽发生器相连，所述油浆蒸汽发生器的输出分为两路，一路再分上下两路返回所述催化分馏塔，另一路与所述大长径比换热器的油浆进口相连，所述大长径比换热器的油浆出口和油浆冷却器的油浆进口相连；所述的大长径比换热器的原料油进口和原料油管道相连，所述的大长径比换热器的原料油出口和原料油罐相连。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：还提供一种催化外甩油浆-水换热装置，包括催化分馏塔、油浆泵、油浆-原料油换热器、油浆蒸汽发生器、油浆冷却器和上述的大长径比换热器，所述催化分馏塔底与所述油浆泵的进口相连，所述油浆泵的出口依次与所述油浆－原料油换热器和油浆蒸汽发生器相连，所述油浆蒸汽发生器的输出分为两路，一路再分上下两路返回所述催化分馏塔，另一路与所述大长径比换热器的油浆进口相连，所述大长径比换热器的油浆出口和油浆冷却器的油浆进口相连；所述的大长径比换热器的冷水进口和输水管道相连，所述的大长径比换热器的热水出口和热水罐相连。

有益效果

由于采用了上述的技术方案，本实用新型与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本实用新型通过将多个换热单元串联形成一个截面为方形的矩形换热器，该结构换热器的壳程流速较普通管壳式换热器大幅度提高，可以用于需要提高壳程流速的场合。该换热器中的每个换热单元采用单管程和单壳程的结构，因此具有纯逆流的特点，从而可以有效提高了换热效率。该换热器具有能够防止换热器结垢和提高换热效率的双重效果。

附图说明

图1是本实用新型的大长径比换热器的结构示意图；

图2是现有技术中采用普通管壳式换热器的电脱盐换热装置的结构示意图；

图3是本实用新型的电脱盐换热装置的结构示意图；

图4是现有技术中采用普通管壳式换热器的酸性水汽提装置的结构示意图；

图5是本实用新型的酸性水汽提装置的结构示意图；

图6是现有技术中催化外甩油浆油换热装置的结构示意图；

图7是本实用新型的催化外甩油浆-原料油换热装置的结构示意图；

图8是本实用新型的催化外甩油浆-水换热装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

本实用新型的实施方式涉及一种用于换热的大长径比换热器，如图1所示，包括四个换热单元A，所述四个换热单元均为单管程和单壳程的换热器；所述四个换热单元的管程和壳程均采用串联的方式连接。其中，四个换热单元为DN200-400的换热器，其长径比都在15～60之间，由于每个换热单元均为单管程和单壳程，因此当这些换热单元串联后可以实现纯逆流传热，从而有效提高了换热效率。另外，由于采用的换热器的个数为四个，因此其壳程的数量是现有普通管壳式换热器的2-4倍，本实施方式的换热器的壳程流速较弓形板管壳式换热器大幅度提高，从而防止换热器结垢，可以用于需要提高壳程流速的场合。值得一提的是，换热单元的数量可以根据不同流量和换热要求的场合进行选择，通常在2-8个左右。

下面通过几个应用实施例进一步说明本实用新型。

实施例1：用于电脱盐换热流程，该实施例涉及一种电脱盐排污水换热装置，包括第一脱盐罐1、第二脱盐罐2、净化水罐5以及两个上述的大长径比换热器，其中，一个大长径比换热器作为第一换热器3，另一个大长径比换热器作为第二换热器4；所述第一脱盐罐1的排污水口与第一换热器3的排污水进口相连，所述净化水罐5的出口与第一换热器3的净化水进口相连；所述第一换热器3的排污水出口与第二换热器4的排污水进口相连；所述第一换热器3的净化水出口与第二脱盐罐2的入口相连.

图2所示的是采用管壳式换热器的电脱盐排污水换热流程：从1#电脱盐罐1来的电脱盐排污水(55t/h，106℃)和从净化水罐5来的净化水(60t/h，40℃)进入排污水-净化水换热器B1换热后，排污水温度降低至70℃进入排污水-循环水换热器B2冷却至45℃，然后到污水处理装置；净化水换热后温度升高至73℃进入2#电脱盐罐2。

图3所示的采用本实施方式大长径比换热器的电脱盐排污水换热流程：从1#电脱盐罐1来的电脱盐排污水(55t/h，106℃)和从净化水罐5来的净化水(60t/h，40℃)进入1#大长径比换热器3换热后，排污水温度降低至70℃进入2#大长径比换热器4冷却至37℃，然后到污水处理装置；净化水换热后温度升高至94℃进入2#电脱盐罐2。原油从2#电脱盐罐2出来的温度由改造前的102℃提高至103℃。

本实施方式的大长径比换热器与采用管壳式换热器相比，可以看出，净化水温度从原来的73℃升高至94℃，提高了21℃，多回收热量1120kW，电脱盐排污水温度从原来的45℃降低至37℃，同时降低循环水用量50t/h，总节能量852吨标油/年，效益281万元/年。

实施例2：用于酸性水汽提装置的原料水-净化水换热。该实施例涉及一种酸性水汽提装置，包括污水汽提塔6、循环水冷却器7和上述的大长径比换热器8，所述污水汽提塔6的净化水出口与所述大长径比换热器8的净化水入口相连，所述大长径比换热器8的原料水入口与原料水管道相连；所述大长径比换热器8的净化水出口与所述循环水冷却器7相连；所述大长径比换热器8的原料水出口与污水汽提塔6的原料水进口相连。

图4所示的是采用管壳式换热器的原料水-净化水换热流程：原料水(62t/h，90℃)通过原料水-净化水换热器B3和来自污水汽提塔6的净化水(70t/h，159℃)换热，换热之后原料水温度升高至119℃，净化水温度降低至133℃，然后再经过循环水冷却器7温度降低至75℃进入污水处理装置。污水汽提塔6塔底使用再沸器9实现蒸汽加热。

图5所示的是采用本实施方式大长径比换热器的原料水-净化水换热流程：原料水(62t/h，90℃)通过大长径比换热器8和来自污水汽提塔6的净化水(70t/h，159℃)换热，换热之后原料水温度升高至131℃，净化水温度降低至123℃，然后再经过循环水冷却器7温度降低至60℃进入污水处理装置。污水汽提塔6塔底使用再沸器9实现蒸汽加热。

本实施方式的大长径比换热器与采用管壳式换热器相比，可以看出，原料水温度从原来的119℃升高至131℃，提高了12℃，多回收热量605kW，总节能量697吨标油/年，效益143万元/年。

实施例3：用于催化装置的油浆-原料油换热，该实施例涉及一种外甩油浆-原料油/水换热装置，包括催化分馏塔、油浆泵、油浆-原料油换热器、油浆蒸汽发生器、油浆冷却器和上述的大长径比换热器，所述的大长径比换热器的油浆进口和油浆管道相连，所述的大长径比换热器的油浆出口和油浆冷却器油浆进口相连；所述的大长径比换热器的进口和原料油管道/输水管道相连，所述的大长径比换热器的出口和原料油罐/热水罐相连。

图6所示的是常规的催化外甩油浆的换热流程：油浆自分馏塔10底由油浆泵11抽出后分经油浆－原料油换热器12、油浆蒸汽发生器13发生3.5MPa级饱和蒸汽将温度降至280℃后分两路，一路再分上下两路返回分馏塔10。另一路为外甩油浆，进入外甩油浆冷却器14冷却至90℃，作为产品送出装置。油浆余热用油浆冷却器14冷却。

图7所示的是采用本实施方式大长径比换热器的催化外甩油浆-原料油的换热流程：油浆自催化分馏塔10底由油浆泵11抽出后分经油浆－原料油换热器12、油浆蒸汽发生器13发生3.5MPa级饱和蒸汽将温度降至280℃后分两路，一路再分上下两路返回分馏塔10。另一路为外甩油浆，进入外甩油浆-原料油换热器15与原料油换热，换热之后的外甩油浆温度降低至124℃，再进入外甩油浆冷却器14使用循环水进行冷却，最后作为产品送出装置。外甩油浆-原料油换热器15使用大长径比换热器。

本实施方式的大长径比换热器与原来的换热流程相比，可以看出，油浆进入油浆冷却器的温度从原来的280℃降低至124℃，降低了156℃，回收热量1522kW，这部分热量从油浆蒸汽发生器可以多产蒸汽2.5t/h，同时节约循环水164t/h，总节能量1986吨标油/年，效益519万元/年。

图8所示的是采用本实施方式大长径比换热器的催化外甩油浆-水的换热流程：油浆自分馏塔10底由油浆泵抽11出后分经油浆－原料油换热器12、油浆蒸汽发生器13发生3.5MPa级饱和蒸汽将温度降至280℃后分两路，一路再分上下两路返回分馏塔10。另一路为外甩油浆，进入外甩油浆-水换热器16与水换热，换热之后的外甩油浆温度降低至90℃，再进入外甩油浆冷却器14使用循环水进行冷却，最后作为产品送出装置。外甩油浆-水换热器16使用大长径比换热器。

本实施方式的大长径比换热器与原来的换热流程相比，可以看出，油浆进入油浆冷却器的温度从原来的280℃降低至90℃，降低了190℃，回收热量1855kW，这部分热量从油浆蒸汽发生器可以多产蒸汽3.1t/h，同时节约循环水200t/h，总节能量2460吨标油/年，效益643万元/年。

不难发现，本实用新型通过将多个换热单元串联形成一个截面为方形的矩形换热器，该结构换热器的壳程流速较普通管壳式换热器大幅度提高，可以用于需要提高壳程流速的场合。该换热器中的每个换热单元采用单管程和单壳程的结构，因此具有纯逆流的特点，从而可以有效提高了换热效率。该换热器具有能够防止换热器结垢和提高换热效率的双重效果。

Claims (8)

1.一种用于换热的大长径比换热器，包括多个换热单元，其特征在于，所述多个换热单元均为单管程和单壳程的换热器；所述多个换热单元的管程和壳程均采用串联的方式连接。

2.根据权利要求1所述的用于换热的大长径比换热器，其特征在于，所述换热单元的长径比为15～60。

3.根据权利要求1所述的用于换热的大长径比换热器，其特征在于，所述换热单元为DN200-400的换热器。

4.根据权利要求1所述的用于换热的大长径比换热器，其特征在于，所述换热单元的个数为2-8个。

5.一种用于换热的大长径比换热器的应用装置，其特征在于，包括第一脱盐罐、第二脱盐罐、净化水罐以及两个如权利要求1-4任一权利要求所述的大长径比换热器，其中，一个大长径比换热器作为第一换热器，另一个大长径比换热器作为第二换热器；所述第一脱盐罐的排污水口与第一换热器的排污水进口相连，所述净化水罐的出口与第一换热器的净化水进口相连；所述第一换热器的排污水出口与第二换热器的排污水进口相连；所述第一换热器的净化水出口与第二脱盐罐的入口相连。

6.一种用于换热的大长径比换热器的应用装置，其特征在于，包括污水汽提塔、循环水冷却器和如权利要求1-4任一权利要求所述的大长径比换热器，所述污水汽提塔的净化水出口与所述大长径比换热器的净化水入口相连，所述大长径比换热器的原料水入口与原料水管道相连；所述大长径比换热器的净化水出口与所述循环水冷却器相连；所述大长径比换热器的原料水出口与污水汽提塔的原料水进口相连。

7.一种用于换热的大长径比换热器的应用装置，其特征在于，包括催化分馏塔、油浆泵、油浆-原料油换热器、油浆蒸汽发生器、油浆冷却器和如权利要求1-4任一权利要求所述的大长径比换热器，所述催化分馏塔底与所述油浆泵的进口相连，所述油浆泵的出口依次与所述油浆－原料油换热器和油浆蒸汽发生器相连，所述油浆蒸汽发生器的输出分为两路，一路再分上下两路返回所述催化分馏塔，另一路与所述大长径比换热器的油浆进口相连，所述大长径比换热器的油浆出口和油浆冷却器的油浆进口相连；所述的大长径比换热器的原料油进口和原料油管道相连，所述的大长径比换热器的原料油出口和原料油罐相连。

8.一种用于换热的大长径比换热器的应用装置，其特征在于，包括催化分馏塔、油浆泵、油浆-原料油换热器、油浆蒸汽发生器、油浆冷却器和如权利要求1-4任一权利要求所述的大长径比换热器，所述催化分馏塔底与所述油浆泵的进口相连，所述油浆泵的出口依次与所述油浆－原料油换热器和油浆蒸汽发生器相连，所述油浆蒸汽发生器的输出分为两路，一路再分上下两路返回所述催化分馏塔，另一路与所述大长径比换热器的油浆进口相连，所述大长径比换热器的油浆出口和油浆冷却器的油浆进口相连；所述的大长径比换热器的冷水进口和输水管道相连，所述的大长径比换热器的热水出口和热水罐相连。

Images