连续重整板换运行状况分析.doc

40万吨/年连续重整E-201板换运行状况分析 厉建文 (中油公司乌鲁木齐石化分公司炼油厂 830019) 摘 要：乌鲁木齐石化公司炼油厂连续重整装置进料换热器E-201是采用国产第一台大型板壳式换热器，由兰州蓝科石化设备有限责任公司制造。本文主要介绍E-201的结构特点及运行分析。 关键词：焊板式换热器，结构特点，运行分析，连续重整装置 1.概述 乌鲁木齐石化公司炼油厂连续重整装置在2002年8月20中交，9月24日试车一次成功。采用法国IFP第二代连续重整专利技术，进料换热器E-201是采用国产第一台大型板壳式换热器，它是由现在的蓝科石化设备有限责任公司制造，该换热器是国内首次自行研制、设计制造，它是连续重整装置最关键的设备之一。其作用为在重整进料与反应产物之间提供热交换，保证重整反应所需的热量及降低重整反应产物温度，该换热器运行状况对于重整反应深度及降低装置能源至为关键，其设计和操作条件见表1。 E-201主要技术经济指标 表1 项目 数值 设计压力 MPa 0.51/0.75（壳/板） 操作压力 MPa 0.33/0.57（壳/板） 设计温度 ℃ 540/505（壳/板） 操作温度 ℃ 527/100 （壳程进/出）；87.3/482.5（板程进/出） 冷流温度 ℃ 87.3/486（进/出） 热流温度 ℃ 527/100（进/出） 冷流流量 kg/hr 72771 热流流量 kg/hr 73068 热负荷 kcal/hr 总阻力降 MPa ≤0.08 压降 MPa 0.0601/0.021（壳/板） 换热面积 m2 2800 该换热器具有以下特点： 热器在很低的雷诺数下便能达到湍流，换热效率高，自清洁效果好；同时，介质流道长度缩短，流道表面非常光滑，故换热器阻力降较低，在保证重整反应高氢油比的状况下，降低了重整循环压缩机的功率消耗。 ②流体在板壳式换热器板间流道中流动形式为复杂网状流，在很低的雷诺数下便能达到湍流（雷诺数≥400）,故换热效率比普通管壳式换热器高1～3倍。 ③流体在板壳式换热器中湍流程度很高，不存在滞留区，换热器的污垢热阻仅为普通管壳式换热器的1/5，提高了传热效率。 2.E-201板换的结构及维修改造 2.1结构简介 换热器为立式布置，采用波纹板片作为传热元件。换热器由下部壳体、分布器、下部膨胀节、全焊接板束、支座、上部壳体、上部膨胀节等部件组成。换热器承压壳设有设备法兰，板束可抽出。板束管板与设备法兰之间采用夹持、焊接密封结构。全焊接板束外部设有板束加强板，使全焊接板束可承受板壳程间压差。 结构示意图如图1: 图1 板壳式换热器原结构图 焊板式换热器最重要、最特殊的结构在焊接板束(下面简称板束)。板束的外形为长方立体。它是由波纹板(见图2)相互交错堆叠后焊接而成．波纹板的制造工艺和结构是焊板式换热器关键所在，波纹板的材质为各种不锈钢薄板，薄板厚度只有0．8mm 并且厚度均匀。波纹板的波纹按工艺要求经过精确计算，使进料侧和产物侧有所不同。波纹板可以使进料、产物流体均匀分布，减少换热死角，从而提高换热效率。 图2:波纹板示意图 波纹板的成型不是普通机械成型，而是由计算机控制的模压成型．成型后将进料侧和产物侧波纹板的波峰与波峰、渡谷与波谷对齐，在波纹板两侧未产生变形 赴加入定距片后进行焊接，依此类推便形成堆叠在一起的焊接板束。为保护波纹板，在板束的上下两端采用了3mm 的不锈钢板。进料、产物流体在焊板式换热器中的换热示意图3所示. 图3:进出物料换热示意图 为了将板束两端的进料、产物流体引入各自的接管，在板束两端连接有联箱．板换出入口膨胀节用来补偿壳体和板束之间因温度不同而产生的热胀差，使板束能够自由膨胀．在正常运行状态下，液相进料经过喷淋棒的小孔高速喷出，与气相进料混合后进入换热器． 2.2 结构改进 1）技术分析与改进 在产品研制起步阶段，设计采用了吸收壳体与板束热膨胀的多波膨胀节。考虑极端工况，下膨胀节可吸收板束与壳体间50mm的膨胀变形差，但未考虑压紧板与板片因厚度不同产生的瞬时膨胀差影响。 产品投入运行约3个月以后，出现了板管端部密封组件齿型板胀裂、板壳程串流内漏的故障。检查发现板束端部板片相对于管板端面鼓胀约10mm，此膨胀差施加在仅有4mm厚的齿型板上，致使其拉裂失效（见图4）。经反复分析、试验验证，造成设备泄漏的根本原因是压紧板与板片热响应速度不一致，在升降温速度过快的情况下，板片和压紧板的热膨胀差，致使齿形板与板片间焊缝产生了很大的热应力，造成齿形板与板片拉裂失效。根据上述失效原因，经充分论证，提出了解除膨胀约束与加强板管端部强度的解决方案：断开压紧板，在板束上端设置膨胀节吸收压