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(shí)際情況將脫苯塔和貧富油換熱器部分的貧油工藝進(jìn)行了合理改進(jìn)。該項(xiàng)目具有投資少、工藝合理、操作簡(jiǎn)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(diǎn)。
　　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
　　１ 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?fàn)t煤氣當(dāng)中的苯變?yōu)楦挥?，再?duì)富油進(jìn)行加熱升溫達(dá)到１８０℃，并在脫苯塔中進(jìn)行蒸餾，將富油當(dāng)中的苯提煉出來(lái)變?yōu)楫a(chǎn)品； 此時(shí)，富油又變?yōu)樨氂停?jīng)過換熱降溫達(dá)到２６℃，再返回去吸收煤氣當(dāng)中的苯，如此循環(huán)往復(fù)。
　　本文當(dāng)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(jìn)行加熱，最大限度地利用貧油當(dāng)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(tái)浮頭式列管油油換熱器相繼出現(xiàn)貧富油串漏現(xiàn)象。當(dāng)時(shí)，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(jìn)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(shí)，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(wú)法滿足生產(chǎn)的需要。該換熱器設(shè)計(jì)使用壽命為１５年，實(shí)際使用不到１年半。針對(duì)以上問題，我們組織技術(shù)人員進(jìn)行研究、考察后決定，進(jìn)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(duì)相關(guān)貧油工藝進(jìn)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(fù)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(jìn)入粗苯洗油當(dāng)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(qiáng)的腐蝕性。直接導(dǎo)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(diǎn)。因此，必須改用高效耐腐蝕換熱器，并適當(dāng)增加換熱面積。
    ３ 改造方案
    ３．１ 將原４臺(tái)浮頭式換熱器（８０ ｍ２／臺(tái)）拆除，安裝４臺(tái)不銹鋼螺旋板式換熱器（１００ ｍ２／臺(tái)），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(lái)的運(yùn)行阻力增大的缺點(diǎn)， 再增加兩臺(tái)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(wàn)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(shí)際，在２００３年３月，將４臺(tái)浮頭式列管油油換熱器改造為４臺(tái)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(yùn)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(jìn)行了如下改造。
    ４．１ 脫苯塔貧油部分工藝原設(shè)計(jì)
     見圖 １。原設(shè)計(jì)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(jìn)入浮頭式列管換熱器。貧油與富油進(jìn)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(jìn)行降溫處理。
                   
    缺點(diǎn)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(dǎo)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(yùn)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(jìn)入改造后的螺旋板換熱器，只依靠原來(lái)的靜壓，已經(jīng)無(wú)法使換熱后的貧油再回到底部的貧油槽，粗苯生產(chǎn)將無(wú)法繼續(xù)進(jìn)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(jìn)入其下部的貧油槽。從貧油槽底部出來(lái)的熱貧油用一個(gè)新增的熱貧油泵經(jīng)過加壓后再進(jìn)入高效的螺旋板換熱器進(jìn)行換熱，解決了螺旋板換熱器的運(yùn)行阻力問題，使該部分工藝改造更加完善。
      ５ 運(yùn)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(tái)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(yùn)行一年半。從２００３年３月該項(xiàng)目改造完畢，至２００５年８月， 該系統(tǒng)已經(jīng)運(yùn)行２年零５個(gè)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(jì)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(dǎo)致停產(chǎn)，９月１５日維修完畢， 此次停產(chǎn)共計(jì)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(dǎo)致停產(chǎn)，１１月２７日維修完畢，此次停產(chǎn)共計(jì)１０天。
    改造后：
    從２００３年３月該項(xiàng)目改造完畢，至２００５年８月，該系統(tǒng)已經(jīng)運(yùn)行２年零５個(gè)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(shí)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(jià)格為４０００元／ｔ，此項(xiàng)收益為５６１× ４０００＝２２４萬(wàn)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(lái)的 １３０ ℃，上升至１４５ ℃； 經(jīng)過換熱器后的貧油溫度由原來(lái)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(lái)的 １１０℃，下降為 ８５℃，直接減輕了貧油一二段冷卻器的工作負(fù)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(lái)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(jià)格為 ０．７ 元／ ｍ３， 設(shè)粗苯全年開工時(shí)間為 ３２０天， 因此每年節(jié)約煤氣創(chuàng)造的價(jià)值為：
   （１ ０５０－ ８００）× × ×２４ ３２０ ０．７＝１３４ 萬(wàn)元
    綜上所述，粗苯油油換熱器系統(tǒng)的成功改造運(yùn)行，每年可為公司創(chuàng)造直接經(jīng)濟(jì)效益為 ２２４＋１３４＝３５８萬(wàn)元。
    ６ 結(jié)論
    ６．１經(jīng)過我廠的實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行情況的驗(yàn)證，此項(xiàng)技術(shù)改造是非常成功的。
    ６．２其技術(shù)創(chuàng)新亮點(diǎn)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(diǎn)， 合理的改變了工藝流程， 使此項(xiàng)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(jìn)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(jì)效益。