螺旋板換熱器在粗苯貧富油換熱的應(yīng)用

摘要：分析了浮頭式列管換熱器的故障現(xiàn)象及產(chǎn)生原因，提出改造方案，并根據(jù)改造后的實際情況將脫苯塔和貧富油換熱器部分的貧油工藝進行了合理改進。該項目具有投資少、工藝合理、操作簡單、使生產(chǎn)更加穩(wěn)定、極大地提高了粗苯生產(chǎn)的開工率和收率、減少生產(chǎn)成本等特點。
　　關(guān)鍵詞：浮頭式列管換熱器  脫苯塔  貧油 富油螺  旋板換熱器
　?。?nbsp;概述
　　天津天鐵煉焦化工有限公司回收分廠粗苯工段于２００１年５月開工，其生產(chǎn)工藝是：利用洗油吸收焦爐煤氣當中的苯變?yōu)楦挥?，再對富油進行加熱升溫達到１８０℃，并在脫苯塔中進行蒸餾，將富油當中的苯提煉出來變?yōu)楫a(chǎn)品； 此時，富油又變?yōu)樨氂?，?jīng)過換熱降溫達到２６℃，再返回去吸收煤氣當中的苯，如此循環(huán)往復。
　　本文當中提到的浮頭式列管油油換熱器和螺旋板式油油器，其安裝在貧油和富油交換熱量的地方，其作用是充分利用脫苯塔底部采出的１９０℃左右的貧油的廢熱給入脫苯塔的富油進行加熱，最大限度地利用貧油當中的廢熱，不僅可以減少加熱富油的煤氣用量，還可以減少冷卻貧油的冷卻水投入。
　　到２００２年９月，４臺浮頭式列管油油換熱器相繼出現(xiàn)貧富油串漏現(xiàn)象。當時，停工檢查，發(fā)現(xiàn)分別有４～５根列管出現(xiàn)腐蝕串漏情況，并立即進行堵漏處理。到２００２年１１月，相繼又發(fā)現(xiàn)有１０余根列管發(fā)生腐蝕串漏情況。此時，浮頭式列管油油換熱器已經(jīng)出現(xiàn)一半左右的列管發(fā)生腐蝕串漏，堵漏處理后換熱面積急劇下降，無法滿足生產(chǎn)的需要。該換熱器設(shè)計使用壽命為１５年，實際使用不到１年半。針對以上問題，我們組織技術(shù)人員進行研究、考察后決定，進行技術(shù)改造，用不銹鋼螺旋板換熱器替代原浮頭式換熱器，以防止串漏，并對相關(guān)貧油工藝進行部分改造，提高粗苯生產(chǎn)的穩(wěn)定性及開工率。
   ２ 原因分析
     由于循環(huán)洗油在反復的與煤氣直接接觸的吸收過程中，煤氣中的雜質(zhì)（如：氨、等腐蝕性物質(zhì)）不Ｈ２Ｓ斷的進入粗苯洗油當中。含有氨、等腐蝕性物質(zhì)的Ｈ２Ｓ富油經(jīng)過管式爐加熱到 １８０ ℃，在高溫下，氨、等 Ｈ２Ｓ腐蝕性物質(zhì)具有極強的腐蝕性。直接導致浮頭式列管油油換熱器的列管因腐蝕發(fā)生串漏現(xiàn)象。不僅降低了換熱器的使用壽命，而且使粗苯生產(chǎn)經(jīng)常性的停工。因此，粗苯的收率和產(chǎn)量大受影響。
     浮頭式列管油油換熱器的列管材質(zhì)雖然為不銹鋼，然而其管壁太?。ê穸葹?nbsp;２．５ ｍｍ），換熱面積又小，其本身就具有換熱效率較低，耐腐蝕能力較差的缺點。因此，必須改用高效耐腐蝕換熱器，并適當增加換熱面積。
    ３ 改造方案
    ３．１ 將原４臺浮頭式換熱器（８０ ｍ２／臺）拆除，安裝４臺不銹鋼螺旋板式換熱器（１００ ｍ２／臺），工藝管線做相應(yīng)配套改造。
    ３．２ 為克服螺旋板式換熱器換熱面積增大帶來的運行阻力增大的缺點， 再增加兩臺熱貧油泵（一開一備）。
    ３．３ 相關(guān)電器改造的備件均采用防爆型，所有改造工藝管道均采用不銹鋼材質(zhì)。此次改造的設(shè)備材料投資共需約 ９０ 萬元左右。
    ４ 改造過程
     經(jīng)過充分的技術(shù)研究和結(jié)合我分廠的生產(chǎn)實際，在２００３年３月，將４臺浮頭式列管油油換熱器改造為４臺螺旋板換熱器（壁厚為 ４ ｍｍ）。改造后設(shè)備的耐腐蝕性和換熱效率都得到了較大地提高，然而，運行阻力卻增大了。為此，分廠因地制宜地將粗苯的部分生產(chǎn)工藝進行了如下改造。
    ４．１ 脫苯塔貧油部分工藝原設(shè)計
     見圖 １。原設(shè)計中的脫苯塔底部的貧油是依靠與下部的貧油槽的高度落差產(chǎn)生的壓力，自流進入浮頭式列管換熱器。貧油與富油進行熱交換后再流回貧油槽，再經(jīng)過貧油泵送往貧油冷卻器進行降溫處理。
                   
    缺點是浮頭式列管換熱器的換熱效率低，耐腐蝕能力差，因此經(jīng)常導致粗苯生產(chǎn)的停產(chǎn)。
    ４．２ 為了適應(yīng)新設(shè)備的工藝改造
    由于改造后的螺旋板換熱器板間距為１５ ｍｍ，貧油經(jīng)過換熱器的運行阻力已經(jīng)大于脫苯塔底部與貧油槽的高度差產(chǎn)生的壓力，如果還將脫苯塔底部的貧油直接進入改造后的螺旋板換熱器，只依靠原來的靜壓，已經(jīng)無法使換熱后的貧油再回到底部的貧油槽，粗苯生產(chǎn)將無法繼續(xù)進行。
    為解決新的阻力問題，將這部分工藝改造。見圖2

                
                                 圖 2 改造后的脫苯塔和油油換熱器部分的工藝圖
    先讓脫苯塔底部的貧油直接進入其下部的貧油槽。從貧油槽底部出來的熱貧油用一個新增的熱貧油泵經(jīng)過加壓后再進入高效的螺旋板換熱器進行換熱，解決了螺旋板換熱器的運行阻力問題，使該部分工藝改造更加完善。
      ５ 運行效果及比較
      ５．１ 設(shè)備壽命比較
     油油換熱器于２００１年５月開工投產(chǎn)，到２００２年１１月，４臺浮頭式列管油油換熱器相繼出現(xiàn)貧富油串漏現(xiàn)象，設(shè)備連續(xù)運行一年半。從２００３年３月該項目改造完畢，至２００５年８月， 該系統(tǒng)已經(jīng)運行２年零５個月，還沒有出現(xiàn)因換熱器腐蝕串漏而引起停工的事情發(fā)生。
    ５．２ 粗苯開工率提高及其增加的產(chǎn)量統(tǒng)計比較
    改造前：
    以２００２年的粗苯生產(chǎn)狀況為例：２００２年９月日浮頭式換熱器列管泄漏導致停產(chǎn)，９月１５日維修完畢， 此次停產(chǎn)共計７天；２００２年１１月１７日浮頭式換熱器列管又發(fā)現(xiàn)泄漏并導致停產(chǎn)，１１月２７日維修完畢，此次停產(chǎn)共計１０天。
    改造后：
    從２００３年３月該項目改造完畢，至２００５年８月，該系統(tǒng)已經(jīng)運行２年零５個月，還沒有出現(xiàn)因換熱器腐蝕串漏而引起停工的事情發(fā)生。因此，與 ２００２年相比，粗苯系統(tǒng)開工的時間提高了７＋１０＝１７天，粗苯日產(chǎn)量為３３ｔ，因此提高的粗苯產(chǎn)量為 １７×３３＝５６１ｔ，粗苯銷售價格為４０００元／ｔ，此項收益為５６１× ４０００＝２２４萬元。
    ５．３ 換熱器后的貧富油溫度變化
    經(jīng)過螺旋板換熱器的富油溫度由原來的 １３０ ℃，上升至１４５ ℃； 經(jīng)過換熱器后的貧油溫度由原來的１１０℃，下降至８５℃，更高效地利用了貧油的廢熱。
   ５．４ 由于油油換熱器后的貧油溫度由原來的 １１０℃，下降為 ８５℃，直接減輕了貧油一二段冷卻器的工作負荷， 減少了冷卻水用量。
   ５．５ 由于油油換熱器改造為高效的螺旋板換熱器后，
     粗苯管式爐的煤氣用量由原來的１０５０ ｍ３／ｈ，下降為現(xiàn)在的８００ ｍ３／ｈ左右，直接節(jié)約煤氣用量２５０ ｍ３／ｈ。煤氣銷售價格為 ０．７ 元／ ｍ３， 設(shè)粗苯全年開工時間為 ３２０天， 因此每年節(jié)約煤氣創(chuàng)造的價值為：
   （１ ０５０－ ８００）× × ×２４ ３２０ ０．７＝１３４ 萬元
    綜上所述，粗苯油油換熱器系統(tǒng)的成功改造運行，每年可為公司創(chuàng)造直接經(jīng)濟效益為 ２２４＋１３４＝３５８萬元。
    ６ 結(jié)論
    ６．１經(jīng)過我廠的實際生產(chǎn)運行情況的驗證，此項技術(shù)改造是非常成功的。
    ６．２其技術(shù)創(chuàng)新亮點是選用了厚度為４ ｍｍ的不銹鋼螺旋板換熱器， 較大地提高了換熱器的耐腐蝕能力和換熱效率， 并且為了解決新設(shè)備存在的缺點， 合理的改變了工藝流程， 使此項工藝改造趨于完美。
     ６．３不僅高效地利用了貧油的廢熱給富油進行加熱，極大的節(jié)約了管式爐的煤氣用量，減少了貧油冷卻器的冷卻水用量，而且使生產(chǎn)更為穩(wěn)定，提高了粗苯生產(chǎn)的開工率和粗苯產(chǎn)量，取得了非常明顯的經(jīng)濟效益。