CN104964583B - 常压塔顶油气换热装置及换热方法 - Google Patents

常压塔顶油气换热装置及换热方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及到一种常压塔顶油气换热装置及换热方法，包括换热器壳体、设置在壳体内的上管板、下管板和换热管，壳体底部设有管程入口，壳体顶部设有管程出口；壳体的上部设有连接常压塔顶油气管线的壳程入口，壳程出口设置在所述壳体的下部，其特征在于壳体内的上部还设有与外界注水管线相连接的注水盘管，注水盘管上设有多个连通壳体内部的水孔；常压塔顶油气管线通过第一注水管线和第三注水管线连接外界注水管线；第一注水管线和第三注水管线上分别设有第一电磁阀和第二电磁阀，注水盘管通过第二注水管线联接外界注水管线。第一股和第二股注水以一定的比例连续注入到壳程中，第三股注水间歇大流量注入到壳程内，冲刷壳程内的陈垢，避免了换热器的堵塞和腐蚀。

Description

常压塔顶油气换热装置及换热方法
技术领域
本发明涉及到化工设备及化工工艺，具体指一种常压塔顶油气换热装置及换热方法。
背景技术
常减压装置作为原油加工的第一道工序，根据各组分沸点不同，利用蒸馏将原油切割成石脑油、航煤、柴油、煤油和减压渣油等馏分，其蒸馏技术水平、装置平稳高效运行直接关系到后续装置的产值和经济效益。目前，世界原油的品质总体下降：全球轻质原油产量下降；含硫量持续上升；油酸性加重；开采难度提高使得加工原油中有大量含Cl助剂。因此常减压装置在加工高硫原油时，由于常顶油气侧气量大，气速高，出现铵盐结晶垢下腐蚀、HCl-H2S-H2O腐蚀、冲刷与硫化亚铁堵塞等现象，使得常顶换热器泄漏或堵塞频繁，严重影响到常减压装置的长周期运行，且易造成下游装置原料污染，影响下游二次加工装置的正常运行，造成严重的经济损失。装置建设一般采用材料升级和加强工艺防腐“一脱三注”措施来缓解腐蚀问题，但常顶换热器发生腐蚀泄漏仍然较为严重。常顶换热器多为普通换热器，虽因防腐需要已提高材料等级，但较多仍无法长周期运行，管束易腐蚀泄漏；部分采用焊接板式换热器，虽升级材质，但由于其自身抗波动性较差，且流通通道较小，易发生通道阻塞和泄漏。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状提供一种能够有效避免换热器堵塞的常压塔顶油气换热装置，从而达到避免设备腐蚀、延长运行周期、降低运行成本的目的。
本发明所要解决的另一个技术问题是针对现有技术的现状提供一种能够有效避免换热器堵塞的常压塔顶油气换热方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：该常压塔顶油气换热装置，包括换热器，所述换热器包括壳体、位于壳体内的上管板和下管板以及支撑在上、下管板上的换热管，各所述换热管的入口连接设置在所述壳体底部的管程入口，各所述换热管的出口连接设置在所述壳体顶部的管程出口；所述管程出、入口用于连接原油，同时在所述壳体的上部设有用于连接常压塔顶油气管线的壳程入口，壳程出口设置在所述壳体的下部，其特征在于所述壳体内的上部还设有与外界注水管线相连接的注水盘管，所述注水盘管上设有多个连通壳体内部的水孔；所述常压塔顶油气管线通过第一注水管线和第三注水管线连接所述外界注水管线；所述第一注水管线和第三注水管线上分别设有第一电磁阀和第二电磁阀；所述注水盘管通过第二注水管线联接外界注水管线。
较好的，可以在所述壳体上设有注水口，所述外界注水管线和所述注水盘管通过所述注水口相连通。
所述注水盘管位于所述上管板的下方并靠近所述上管板。
位于所述上管板和下管板之间的换热管沿所述壳体的中心轴线盘绕设置。
所述壳体的顶部还设有与所述壳体内部相连通的用于检修时排净壳体内顶部气体的排气口；所述壳体的底部设有用于检修时排净壳体内底部液体的排液口。
各所述换热管为纯钛换热管。
使用上述各方案中的常压塔顶油气换热装置的换热方法，其特征在于包括下述步骤：
原油进入所述换热器的换热管，常压塔顶油气混入第一股注水后进入所述换热器的壳体内，与原油换热后排出换热器进入下游；其中，所述原油与所述常压塔顶油气的流量比为4～5:1，所述第一股注水量为常压塔顶油气流量的2～3％；所述常压塔顶油气的温度120～150℃、压力为0.10～0.15MPaG，所述第一股注水的温度30-50℃，压力2.0-2.5MPaG，换热后壳程出口的温度为80-85℃；
第二股注水连续进入所述注水盘管6，从各所述水孔61喷淋到所述壳体内；所述第二股注水的流量与第一股注水的流量比为3～4：1，第二股注水的温度30-50℃；
第三股注水间歇进入常压塔顶油气管线2，从壳程入口进入壳程；所述第三股注水与第一股注水的流量比为8-12:1，第三股注水的温度为30-50℃，注水持续时间为25-35min，注水周期为80-100min。
与现有技术相比，本发明所提供的常压塔顶油气换热装置及换热方法通过在向油气管线配水及通过注水盘管冲刷壳体，有效提高了换热效率，抗垢性能好，抗HCl-H2S-H2O腐蚀及垢下腐蚀能力强；避免了铵盐结晶垢下腐蚀、硫化亚铁堵塞等顽固现象，解决了常顶油气/原油换热器因易腐蚀泄漏、通道堵塞等因素所导致的频繁的堵漏甚至更换设备等问题，且压降小、运行稳定，大大提高了装置的安全运行周期。
附图说明
图1为本发明实施例中换热器的平面示意图；
图2为本发明实施例的工艺流程图；
图3为图1中的A向视图；
图4为图1中的B向视图；
图5为图1的纵向剖视图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
如图1至图5所示，常压塔顶油气换热装置包括：
换热器1，包括壳体11，壳体11的顶部间隔设有与各换热管5相连通的管程出口18、与第二注水管线32相连通的注水口15，与壳体内相连通的排气口10，换热器上封头的侧壁上设有壳程入口12；壳体11的底部间隔设有与各换热管5相连通的管程入口13、与壳体内相连通的壳程出口14和排液口19。
壳体11内还设有上管板16和下管板17。
换热管5，有多根，均为纯钛换热管，以保证换热管的防腐性能。各换热管的上、下两端分别固定在上、下管板上，各换热管位于上管板16和下管板17之间的部分沿壳体11的中心轴线螺旋盘绕设置，以提高换热效率。
注水盘管6，设置在壳体11内并紧靠上管板16位于其下方；注水盘管6的管壁上均布有多个与壳体内相连通的水孔61。注水盘管6的入口通过注水口15连接第二注水管线32。
壳程入口12连接常压塔顶油气管线2，常压塔顶油气管线2上连接有第一注水管线31和第三注水管线33，第一注水管线31和第三注水管线33均连接外界注水管线3；并且第一注水管线31和第三注水管线33上分别设有第一电磁阀34和第二电磁阀35。
通过第一注水管线31向常压塔顶油气管线2内补水，电磁阀用于调节水流量；第三注水管线用于向常压塔顶油气管线2间歇注水，以便于大流量冲洗壳程。
第一注水管线31和第三注水管线33均连接外界注水管线3，并且第一注水管线31和第三注水管线33上均设有电磁阀，两个电磁阀均连接控制***(图中未示出)，通过控制***控制两个电磁阀的通、断及阀门开度，从而控制各注水管线的注水。
使用上述常压塔顶油气换热装置的换热方法，包括下述步骤：
原油通过原油管线7进入从管程入口进入各换热管内，来自常压塔8的常压塔顶油气混入第一股注水后从壳程入口进入换热器的壳体内，与原油换热后从壳程出口排出，进入下游；常压塔顶油气流量43860kg/h，温度125℃，压力为0.11MPaG，换热后出口温度82℃；第一股注水量为1000kg/h，温度40℃；原油流量192400kg/h，入口温度32℃，压力2.1MPaG，换热后出口温度72℃。
第二股注水连续进入注水盘管6，从各水孔61喷淋到壳体内；控制第二股注水的水量在3000～4000kg/h，温度40℃；
第三股注水间歇进入常压塔顶油气管线2，控制所述第三股注水量为10000kg/h，温度40℃，注水持续时间为30min，注水周期为90min。第一股注水和第三股注水的流量及工作时间由两个对应的电磁阀控制。
停工检修时，需将设备内介质排净，打开排气口10排出聚集于壳体上部的常顶油气。设备切出后清洗，从排气口10注入清洗液，排液口19排出清洗液。
现有普通常顶换热器的使用寿命在1～2年左右，腐蚀泄漏后需整体更换或更换管束；因通道堵塞需经常清洗。本发明的换热装置及换热方法赋予设备本体良好的耐腐蚀、抗结垢性能，在两个运行周期8年内没有发生结垢堵塞、腐蚀泄漏的问题，节省了大量设备更换及检修维护费用。

Claims (7)

1.常压塔顶油气换热装置，包括换热器(1)，所述换热器包括壳体(11)、位于壳体(11)内的上管板(16)和下管板(17)以及支撑在上、下管板上的换热管(5)，各所述换热管(5)的入口连接设置在所述壳体底部的管程入口(13)，各所述换热管(5)的出口连接设置在所述壳体顶部的管程出口(18)；所述管程出、入口用于连接原油，同时在所述壳体的上部设有用于连接常压塔顶油气管线(2)的壳程入口，壳程出口设置在所述壳体的下部，其特征在于所述壳体(11)内的上部还设有与外界注水管线(3)相连接的注水盘管(6)，所述注水盘管(6)上设有多个连通壳体内部的水孔(61)；所述常压塔顶油气管线(2)通过第一注水管线(31)和第三注水管线(33)连接所述外界注水管线(3)；所述第一注水管线(31)和第三注水管线(33)上分别设有第一电磁阀(34)和第二电磁阀(35)；所述注水盘管(6)通过第二注水管线(32)联接外界注水管线(3)。
2.根据权利要求1所述的常压塔顶油气换热装置，其特征在于所述壳体(11)上设有注水口(15)，所述外界注水管线(3)和所述注水盘管(6)通过所述注水口(15)相连通。
3.根据权利要求1或2所述的常压塔顶油气换热装置，其特征在于所述注水盘管(6)位于所述上管板(16)的下方并靠近所述上管板(16)。
4.根据权利要求3所述的常压塔顶油气换热装置，其特征在于位于所述上管板(16)和下管板(17)之间的换热管(5)沿所述壳体(11)的中心轴线盘绕设置。
5.根据权利要求3所述的常压塔顶油气换热装置，其特征在于所述壳体(11)的顶部还设有与所述壳体内部相连通的用于检修时排净壳体内顶部气体的排气口(10)；所述壳体(11)的底部设有用于检修时排净壳体内底部液体的排液口(19)。
6.根据权利要求3所述的常压塔顶油气换热装置，其特征在于各所述换热管为纯钛换热管。
7.使用如权利要求1至6任一权利要求所述的常压塔顶油气换热装置的换热方法，其特征在于包括下述步骤：
原油进入所述换热器的换热管，常压塔顶油气混入第一股注水后进入所述换热器的壳体内，与原油换热后排出换热器进入下游；其中，所述原油与所述常压塔顶油气的流量比为4～5:1，所述第一股注水量为常压塔顶油气流量的2～3％；所述常压塔顶油气的温度120～150℃、压力为0.10～0.15MPaG，所述第一股注水的温度30-50℃，压力2.0-2.5MPaG，换热后壳程出口的温度为80-85℃；
第二股注水连续进入所述注水盘管(6)，从各所述水孔(61)喷淋到所述壳体内；所述第二股注水的流量与第一股注水的流量比为3～4：1，第二股注水的温度30-50℃；
第三股注水间歇进入常压塔顶油气管线2，从壳程入口进入壳程；所述第三股注水与第一股注水的流量比为8-12:1，第三股注水的温度为30-50℃，注水持续时间为25-35min，注水周期为80-100min。
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