CN212843054U - 一种管程可在线清洗的多股流缠绕管换热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开的是一种管程可在线清洗的多股流缠绕管换热器，包括上管箱、中部筒体、下管箱，一号、二号管板将中部筒体内腔分隔为上筒体、柱状的管箱、下筒体，管箱内连接有多孔板，多孔板将管箱分为上、下空间，上空间内设有分布器，分布器上连接有喷嘴，中部筒体外壁上连接有除盐水入口管，下空间内有泡帽板，上、下筒体内均设有管道，上筒体内管道将上管箱与上空间连通，下筒体内管道将下管箱与下空间连通，上筒体上、下端的侧壁分别连通有冷介质一出、入口，下筒体上、下端的侧壁分别连通有冷介质二出、入口，上管箱连通有热介质入口，下管箱连通有热介质出口，具有可以在线清洗，能够避免缠绕管换热器在使用过程中因产生胺液结晶问题。

Description

一种管程可在线清洗的多股流缠绕管换热器

技术领域

本实用新型涉及一种缠绕管换热器，更具体一点说，涉及一种管程可在线清洗的多股流缠绕管换热器，属于石油化工领域。

背景技术

缠绕管换热器由于其结构紧凑换热效率高在化肥、空分、LNG液化等装置应用广泛，近年来在加氢装置中的应用也逐渐增加，缠绕管换热器在加氢装置中多应用于加氢反应产物-加氢进料换热系统，采用缠绕管换热器可以大幅度提高换热效率、减少燃料气消耗、降低生产成本，但在实际应用中，缠绕管换热器也存在一些缺点：加氢反应产物中的氯化铵、硫氢化铵会在换热器内部低温段形成结晶，由于现有的缠绕管换热器结构复杂无法在线清洗，一旦内部产生铵盐结晶容易导致换热效率降低、系统压降升高、装置能耗增加甚至被迫停工，不利于装置安全平稳运行且增加了生产成本，在实际应用中，缠绕管换热器只能应用于加工低氮低氯原料油的装置，或者在换热网络设计中将反应产物换热后温度限定在远高于铵盐结晶温度区间加氢装置中，氯化铵结晶温度区间在 200℃-220℃，反应产物换热后温度通常限定高于220℃，两种方法都限制了缠绕管换热器在加氢装置中的普及。陈章华[加氢装置绕管式换热器铵盐结晶分析及对策，J,石油化工防腐与防护，2016年第33卷第4期]，阐述了某加氢装置缠绕管换热器由于铵盐结晶换热效率下降能耗大幅增加装置被迫停工清洗，为避免换热器再次结晶，采取调整换热网络提高反应产物换热后温度的方法，此方法也导致装置能耗一定程度增加。

中国专利文献CN201822180841.1公布了一种防止绕管换热器积垢的反吹系统，利用氮气反吹系统定时对绕管换热器管壁上粘附的积垢进行吹除，但此方法无法适用于加氢装置，中国专利文献CN201610331183.4公布了一种易于清洁的绕管式换热器，利用超声波对换热器的筒体内部以及螺旋管束内部实现自动清洁，但由于铵盐结晶与设备内表面结合的附着力较高，此方法对于铵盐的清洗效果有限，不能普遍适用于加氢装置，因此研究开发具有可以适用于加工高氮高氯原料油的加氢装置，也可以突破换热网络设计中反应产物换热后温度限定的瓶颈，可以极大地提高缠绕管换热器在加氢装置的适用性等技术特点的缠绕管换热器是必然的趋势，具有很大的现实意义。

实用新型内容

为了解决上述现有技术问题，本实用新型提供具有可以在线清洗，能够避免缠绕管换热器在使用过程中因产生胺盐结晶等技术特点的一种管程可在线清洗的多股流缠绕管换热器。

为了实现上述目的，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种管程可在线清洗的多股流缠绕管换热器，包括筒体，所述筒体内连接有上管板、下管板，所述上管板、下管板将筒体内部分隔为上管箱、中部筒体、下管箱，所述中部筒体内连接有一号管板、二号管板，自上而下所述一号管板、二号管板将中部筒体内腔分隔为上筒体、柱状的管箱、下筒体，所述管箱内连接有多孔板，所述多孔板将管箱分割为上空间、下空间，所述上空间内设有环形管状的分布器，所述分布器上连接有多个喷嘴，所述中部筒体外壁上连接有除盐水入口管，且除盐水入口管伸进上空间内与分布器连通，所述下空间内连接有泡帽板；

所述上筒体、下筒体内均设有管道，上筒体内管道将上管箱与上空间连通，下筒体内管道将下管箱与下空间连通，所述上筒体上端的侧壁以及上筒体下端的侧壁分别连通有冷介质一出口、冷介质一入口，所述下筒体上端的侧壁以及下筒体下端的侧壁分别连通有冷介质二出口、冷介质二入口，所述上管箱上端连通有热介质入口，所述下管箱下端连通有热介质出口。

作为一种改进，所述除盐水入口管通过法兰连接有供水管线，所述供水管线上连接有阀门、流量计、压力表，所述阀门包括调节阀、手阀、单向阀，所述上筒体、下筒体内管道以外的空间构成换热器壳程。

作为一种改进，在所述上筒体、下筒体内分别设有一号中心管、二号中心管，一号中心管两端分别连接在上管板、一号管板上，二号中心管两端分别连接在下管板、二号管板上，上管板、下管板、一号管板、二号管板上开设有通孔；

位于上筒体内管道上端插入上管板的通孔内以连通上管箱，所述管道下端往下延伸且环绕一号中心管形成螺旋状，且所述管道下端插入一号管板的通孔内以连通上空间；

位于下筒体内管道上端插入二号管板的通孔内以连通下空间，所述管道下端往下延伸且环绕二号中心管形成螺旋状，且所述管道下端插入下管板的通孔内以连通下管箱；

所述上管箱与上空间以及下管箱与下空间通过管道相连构成换热器管程。

作为一种改进，所述上管板、下管板、一号管板、二号管板上分别开设有多个且数量相同的通孔，所述上管板的通孔围绕成图形结构，所述一号管板的通孔与上管板的通孔上下一一对应，所述上管板的通孔内均插入有一根管道，所述管道依次序且同方向环绕一号中心管形成一层螺旋管束覆盖一号中心管；

所述二号管板的通孔围绕成圆形结构，所述下管板的通孔与二号管板的通孔上下一一对应，所述二号管板的通孔内均插入有一根管道，所述管道依次序且同方向环绕二号中心管形成一层螺旋管束覆盖二号中心管。

作为一种改进，所述上管板、二号管板上通孔均围成三个同心设置的圆形，所述上管板上且同一个圆形上通孔内的管道依次序且同方向环绕一号中心管形成一层螺旋管束，相邻层螺旋管束间设置有一号垫块以间隔，最内层螺旋管束与一号中心管间设置有二号垫块，相邻两层螺旋管束的螺旋方向相反；

所述二号管板上且同一个圆形上通孔内的管道依次序且同方向环绕二号中心管形成一层螺旋管束，相邻层螺旋管束间设置有一号垫块以间隔，最内层螺旋管束与二号中心管间设置有二号垫块，相邻两层螺旋管束的螺旋方向相反。

作为一种改进，所述一号中心管与中部筒体以及二号中心管与中部筒体均同轴心线。

作为一种改进，所述上筒体、下筒体下端的侧壁上还连通有壳程排液口以防止水分在换热器壳程下部聚集产生湿硫化氢腐蚀。

作为一种改进，所述冷介质一出口、冷介质一入口分别位于上筒体左右侧面上，所述冷介质二出口、冷介质二入口分别位于下筒体左右侧面上。

作为一种改进，所述分布器设有若干个，若干个分布器体积逐渐减少，所述分布器间依次序套设形成有多层同心圆，相邻分布器间连通，所述盐水入口管伸进上空间内与最外层分布器连通。

作为一种改进，所述分布器设有2个。

有益效果：实现了在线清洗，避免缠绕管换热器在使用过程中因产生胺盐结晶导致能耗上升甚至被迫停工，极大地提高了采用缠绕管换热器的加氢装置的原料适应性，也可以突破采用缠绕管换热器的加氢装置换热网络设计中反应产物换热后温度限定的瓶颈。

附图说明

图1是本实用新型整体结构示意图。

图2是本实用新型A-A处剖视图。

图3是本实用新型多单元结构示意图。

具体实施方式

以下结合说明书附图，对本实用新型作进一步说明，但本实用新型并不局限于以下实施例。

在实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“左”、“右”、“上端”、“下端”、“中部”、“底部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，专业部件名称为本领域的普通技术人员正常理解的含义，如泡帽板26，又称泡罩板，工业上应用最早的一种塔板，泡罩板的气液接触元件是泡罩，有圆形和条形两大类，经泡罩和升气管间的回转通路由泡罩下部开的齿缝逸出液层。

一种管程可在线清洗的多股流缠绕管换热器，该实例一种管程可在线清洗的多股流缠绕管换热器，可以由两个或多个换热单元29串联构成，每个换热单元29结构相同，换热器主体结构相当于多个绕管式换热器串联，如图3所示为一种具体实施例，由三个个换热单元29串联构成，每个换热单元29结构相同，换热器上部管箱，通过上部换热单元螺旋管束与柱状的管箱联通，再通过下部换热单元螺旋管束和换热器下部管箱联通，共同构成换热器的管程，上部换热单元筒体区域螺旋管束以外的空间构成壳程一，下部换热单元筒体区域螺旋管束以外的空间共同构成壳程二；

如图1-2所示为一种管程可在线清洗的多股流缠绕管换热器的具体实施例，用两个换热单元，相邻的两个换热单元连接部位合用一个柱状的管箱7，管箱内设置分布器12、多孔板9、泡帽板(泡罩板)26，该实施例具体包括筒体，所述筒体内连接有上管板、下管板，所述上管板、下管板将筒体内部分隔为上管箱1、中部筒体2、下管箱3，所述中部筒体2内连接有一号管板4、二号管板5，自上而下所述一号管板4、二号管板5将中部筒体2内腔分隔为上筒体6、柱状的管箱7、下筒体8，所述管箱7内连接有多孔板9，所述多孔板9将管箱7分割为上空间10、下空间11，所述上空间10内设有环形管状的分布器12，所述分布器12上连接有多个喷嘴13，所述中部筒体2外壁上连接有除盐水入口管 27，且除盐水入口管27伸进上空间10内与分布器12连通，所述下空间11内连接有泡帽板26；

所述上筒体6、下筒体8内均设有管道16，上筒体6内管道16将上管箱1 与上空间10连通，下筒体8内管道16将下管箱3与下空间11连通，所述上筒体6上端的侧壁以及上筒体6下端的侧壁分别连通有冷介质一出口17、冷介质一入口18，所述下筒体8上端的侧壁以及下筒体8下端的侧壁分别连通有冷介质二出口19、冷介质二入口20，所述上管箱1上端连通有热介质入口21，所述下管箱3下端连通有热介质出口22；

高温物料从管程热介质入口21依次进入上管箱1、上筒体6的管道16，即进入上部换热单元管程，再进入两个换热单元合用柱状的管箱7，再依次进入下筒体8内管道16、下管箱3，即进入下部换热单元管程，最后从管程底部热介质出口22流出，各换热单元均设置一组冷物料进出口，参与换热的低温物料一通过上部换热单元壳程(上筒体6的壳程)底部冷介质一入口18进入，从上部换热单元壳程上部冷介质一出口17流出，参与换热的低温物料二通过下部换热单元壳程(下筒体8壳程)冷介质二入口20进入，从下部换热单元壳程上部冷介质二出口19流出，通过除盐水入口管27连续或间断注入除盐水，更优选为除氧水，通常要求水中氧含量不大于20μg/g，氯离子含量不大于5μg/g，分布器 12上的喷嘴13将注入的除盐水均匀分布在管箱7的截面上，多孔板9作用是将管程物料和除盐水初步分配混合，泡帽板26(又称泡罩板，工业上应用最早的一种塔板，泡罩板的气液接触元件是泡罩，有圆形和条形两大类，经泡罩和升气管间的回转通路由泡罩下部开的齿缝逸出液层)作用是将管程物料中的油相、气相物质和除盐水再次分配混合，防止气液相偏流，注入管程的除盐水将管程低温段生成的铵盐结晶溶解后随反应产物排出，除盐水供水管线上的流量计用于监控注入的除盐水量，除盐水供水管线上的阀门或调节阀用于精确控制注入的除盐水流量以确保最佳清洗效果，除盐水供水管线上的单向阀用来防止除盐水意外中断后管程介质反窜，除盐水供水管线上的压力表用来监控换热器各换热单元管程压差变化趋势以判断水冲洗效果，本实用新型可以适用于加工高氮高氯原料油的加氢装置，也可以突破换热网络设计中反应产物换热后温度限定的瓶颈，避免铵盐结晶造成的换热效率降低、系统压降升高、装置能耗增加甚至被迫停工，保持装置长期平稳运行，热介质可以同时和两股以上的冷物料换热，节省了设备安装空间和设备投资。

作为一种改进，所述除盐水入口管27通过法兰连接有供水管线，所述供水管线上连接有阀门、流量计、压力表，所述阀门包括调节阀、手阀、单向阀，所述上筒体6、下筒体8内管道16以外的空间构成换热器壳程，除盐水供水管线上的流量计用于监控注入的除盐水量，除盐水供水管线上的阀门或调节阀用于精确控制注入的除盐水流量以确保最佳清洗效果，除盐水供水管线上的单向阀用来防止除盐水意外中断后管程介质反窜，除盐水供水管线上的压力表用来监控换热器各换热单元管程压差变化趋势以判断水冲洗效果。

作为一种改进，在所述上筒体6、下筒体8内分别设有一号中心管14、二号中心管15，一号中心管14两端分别连接在上管板、一号管板4上，二号中心管15两端分别连接在下管板、二号管板5上，上管板、下管板、一号管板4、二号管板5上开设有通孔；位于上筒体6内管道16上端插入上管板的通孔内以连通上管箱1，所述管道16下端往下延伸且环绕一号中心管14形成螺旋状，且所述管道16下端插入一号管板4的通孔内以连通上空间10；位于下筒体8内管道16上端插入二号管板5的通孔内以连通下空间11，所述管道16下端往下延伸且环绕二号中心管15形成螺旋状，且所述管道16下端插入下管板的通孔内以连通下管箱3；所述上管箱1与上空间10以及下管箱3与下空间11通过管道 16相连构成换热器管程；螺旋状的管道20设计，使得管道16暴露在换热器的壳程内的面积大，便于充分换热的实现。

作为一种改进，所述上管板、下管板、一号管板4、二号管板5上分别开设有多个且数量相同的通孔，所述上管板的通孔围绕成图形结构，所述一号管板4 的通孔与上管板的通孔上下一一对应，所述上管板的通孔内均插入有一根管道 16，所述管道16依次序且同方向环绕一号中心管14形成一层螺旋管束覆盖一号中心管14；所述二号管板5的通孔围绕成图形结构，所述下管板的通孔与二号管板5的通孔上下一一对应，所述二号管板5的通孔内均插入有一根管道16，所述管道16依次序且同方向环绕二号中心管15形成一层螺旋管束覆盖二号中心管15；多层的螺旋状的管道20设计，使得管道16暴露在换热器的壳程内的面积大，便于充分换热的实现。

作为一种改进，所述上管板、二号管板5上通孔均围成三个同心设置的圆形，所述上管板上且同一个圆形上通孔内的管道16依次序且同方向环绕一号中心管14形成一层螺旋管束，相邻层螺旋管束间设置有一号垫块23以间隔，最内层螺旋管束与一号中心管14间设置有二号垫块24，相邻两层螺旋管束的螺旋方向相反；

所述二号管板5上且同一个圆形上通孔内的管道16依次序且同方向环绕二号中心管15形成一层螺旋管束，相邻层螺旋管束间设置有一号垫块23以间隔，最内层螺旋管束与二号中心管15间设置有二号垫块24，相邻两层螺旋管束的螺旋方向相反；

添加一号垫块23、二号垫块24设计，使得相邻层的螺旋管束间也可以流通热介质，便于高效的换热，在有限的上筒体6、下筒体8内，设计多层的螺旋管束，既可使得换热效率高，也可以满足上管箱1、下管箱3间的设定流通量。

作为一种改进，所述一号中心管14与中部筒体2以及二号中心管15与中部筒体2均同轴心线，结构对称，便于均与换热。

作为一种改进，所述上筒体6、下筒体8下端的侧壁上还连通有壳程排液口 25以防止水分在换热器壳程下部聚集产生湿硫化氢腐蚀。

作为一种改进，所述冷介质一出口17、冷介质一入口18分别位于上筒体6 左右侧面上，所述冷介质二出口19、冷介质二入口20分别位于下筒体8左右侧面上，便于冷热介质的流通、换热。

作为一种改进，所述分布器12设有若干个，若干个分布器12体积逐渐减少，所述分布器12间依次序套设形成有多层同心圆，相邻分布器12间连通，所述盐水入口管27伸进上空间10内与最外层分布器12连通，分布器12间连接为串联方式，具体分布器12数量可以根据柱状管箱7空间大小、除盐水通入量等进行选择，本申请不做数量变化的限制。

作为一种改进，所述分布器12设有2个。

最后，需要注意的是，本实用新型不限于以上实施例，还可以有很多变形。本领域的普通技术人员能从本实用新型公开的内容中直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种管程可在线清洗的多股流缠绕管换热器，其特征在于：包括筒体，所述筒体内连接有上管板、下管板，所述上管板、下管板将筒体内部分隔为上管箱(1)、中部筒体(2)、下管箱(3)，所述中部筒体(2)内连接有一号管板(4)、二号管板(5)，自上而下所述一号管板(4)、二号管板(5)将中部筒体(2)内腔分隔为上筒体(6)、柱状的管箱(7)、下筒体(8)，所述管箱(7)内连接有多孔板(9)，所述多孔板(9)将管箱(7)分割为上空间(10)、下空间(11)，所述上空间(10)内设有环形管状的分布器(12)，所述分布器(12)上连接有多个喷嘴(13)，所述中部筒体(2)外壁上连接有除盐水入口管(27)，且除盐水入口管(27)伸进上空间(10)内与分布器(12)连通，所述下空间(11)内连接有泡帽板(26)；

所述上筒体(6)、下筒体(8)内均设有管道(16)，上筒体(6)内管道(16)将上管箱(1)与上空间(10)连通，下筒体(8)内管道(16)将下管箱(3)与下空间(11)连通，所述上筒体(6)上端的侧壁以及上筒体(6)下端的侧壁分别连通有冷介质一出口(17)、冷介质一入口(18)，所述下筒体(8)上端的侧壁以及下筒体(8)下端的侧壁分别连通有冷介质二出口(19)、冷介质二入口(20)，所述上管箱(1)上端连通有热介质入口(21)，所述下管箱(3)下端连通有热介质出口(22)。

2.根据权利要求1所述的一种管程可在线清洗的多股流缠绕管换热器，其特征在于：所述除盐水入口管(27)通过法兰连接有供水管线，所述供水管线上连接有阀门、流量计、压力表，所述阀门包括调节阀、手阀、单向阀，所述上筒体(6)、下筒体(8)内管道(16)以外的空间构成换热器壳程。

3.根据权利要求1或2所述的一种管程可在线清洗的多股流缠绕管换热器，其特征在于：在所述上筒体(6)、下筒体(8)内分别设有一号中心管(14)、二号中心管(15)，一号中心管(14)两端分别连接在上管板、一号管板(4)上，二号中心管(15)两端分别连接在下管板、二号管板(5)上，上管板、下管板、一号管板(4)、二号管板(5)上开设有通孔；

位于上筒体(6)内管道(16)上端插入上管板的通孔内以连通上管箱(1)，所述管道(16)下端往下延伸且环绕一号中心管(14)形成螺旋状，且所述管道(16)下端插入一号管板(4)的通孔内以连通上空间(10)；

位于下筒体(8)内管道(16)上端插入二号管板(5)的通孔内以连通下空间(11)，所述管道(16)下端往下延伸且环绕二号中心管(15)形成螺旋状，且所述管道(16)下端插入下管板的通孔内以连通下管箱(3)；

所述上管箱(1)与上空间(10)以及下管箱(3)与下空间(11)通过管道(16)相连构成换热器管程。

4.根据权利要求3所述的一种管程可在线清洗的多股流缠绕管换热器，其特征在于：所述上管板、下管板、一号管板(4)、二号管板(5)上分别开设有多个且数量相同的通孔，所述上管板的通孔围绕成圆形结构，所述一号管板(4)的通孔与上管板的通孔上下一一对应，所述上管板的通孔内均插入有一根管道(16)，所述管道(16)依次序且同方向环绕一号中心管(14)形成一层螺旋管束覆盖一号中心管(14)；

所述二号管板(5)的通孔围绕成图形结构，所述下管板的通孔与二号管板(5)的通孔上下一一对应，所述二号管板(5)的通孔内均插入有一根管道(16)，所述管道(16)依次序且同方向环绕二号中心管(15)形成一层螺旋管束覆盖二号中心管(15)。

5.根据权利要求4所述的一种管程可在线清洗的多股流缠绕管换热器，其特征在于：所述上管板、二号管板(5)上通孔均围成三个同心设置的圆形，所述上管板上且同一个圆形上通孔内的管道(16)依次序且同方向环绕一号中心管(14)形成一层螺旋管束，相邻层螺旋管束间设置有一号垫块(23)以间隔，最内层螺旋管束与一号中心管(14)间设置有二号垫块(24)，相邻两层螺旋管束的螺旋方向相反；

所述二号管板(5)上且同一个圆形上通孔内的管道(16)依次序且同方向环绕二号中心管(15)形成一层螺旋管束，相邻层螺旋管束间设置有一号垫块(23)以间隔，最内层螺旋管束与二号中心管(15)间设置有二号垫块(24)，相邻两层螺旋管束的螺旋方向相反。

6.根据权利要求3或所述的一种管程可在线清洗的多股流缠绕管换热器，其特征在于：所述一号中心管(14)与中部筒体(2)以及二号中心管(15)与中部筒体(2)均同轴心线。

7.根据权利要求2所述的一种管程可在线清洗的多股流缠绕管换热器，其特征在于：所述上筒体(6)、下筒体(8)下端的侧壁上还连通有壳程排液口(25)以防止水分在换热器壳程下部聚集产生湿硫化氢腐蚀。

8.根据权利要求2所述的一种管程可在线清洗的多股流缠绕管换热器，其特征在于：所述冷介质一出口(17)、冷介质一入口(18)分别位于上筒体(6)左右侧面上，所述冷介质二出口(19)、冷介质二入口(20)分别位于下筒体(8)左右侧面上。

9.根据权利要求1所述的一种管程可在线清洗的多股流缠绕管换热器，其特征在于：所述分布器(12)设有若干个，若干个分布器(12)体积逐渐减少，所述分布器(12)间依次序套设形成有多层同心圆，相邻分布器(12)间通过联通管连通，且相邻分布器(12)之间的联通管数量≥1，所述盐水入口管(27)伸进上空间(10)内与最外层分布器(12)连通。

10.根据权利要求9所述的一种管程可在线清洗的多股流缠绕管换热器，其特征在于：所述分布器(12)设有2个。

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