绕管换热装置及其连续重整工艺系统、加氢换热工艺系统 |
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| 申请号 | CN202223545912.6 | 申请日 | 2022-12-19 | 公开(公告)号 | CN219037695U | 公开(公告)日 | 2023-05-16 |
| 申请人 | 山东京博装备制造安装有限公司; | 发明人 | 张承贺; 马士恒; 韩昊学; 舒高贵; 高帅帅; 张佳齐; 赵津; 张勇; 王晨晖; | ||||
| 摘要 | 本实用新型公开了一种绕管换热装置及其连续重整工艺系统、加氢换热工艺系统，涉及换热器技术领域，绕管换热装置包括：中心筒、套设于中心筒外周部的 外壳 体以及设于中心筒和外壳体之间的换 热管 ，换热管沿中心筒的外侧交替缠绕、在外壳体内呈螺旋盘状规则排列，且相邻两层换热管的缠绕方向相反，外壳体的顶部设有原料出口、底部设有原料入口，外壳体的一侧顶部设有产物入口、另一侧底部设有产物出口。本实用新型所提供的绕管换热装置，其使用安全可靠，具有优良的 传热 性能，又具有耐高温、耐高压、抗 波动 等特点，可提高换热工艺系统中换热器的换热效果。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种绕管换热装置，其特征在于，包括：中心筒(101)、套设于所述中心筒(101)外周部的外壳体(102)以及设于所述中心筒(101)和所述外壳体(102)之间的换热管(103)，所述换热管(103)沿所述中心筒(101)的外侧交替缠绕、在所述外壳体(102)内呈螺旋盘状规则排列，且相邻两层所述换热管(103)的缠绕方向相反，所述外壳体(102)的顶部设有原料出口(104)、底部设有原料入口(105)，所述外壳体(102)的一侧顶部设有产物入口(106)、另一侧底部设有产物出口(107)。 |
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| 说明书全文 | 绕管换热装置及其连续重整工艺系统、加氢换热工艺系统技术领域[0001] 本实用新型涉及换热器技术领域，更具体地说，涉及一种绕管换热装置。此外，还涉及一种包括上述绕管换热装置的连续重整工艺系统和加氢换热工艺系统。 背景技术[0002] 现有技术中，换热系统中换热器一般采用板壳式换热器或列管立式换热器。其中，板壳式换热器主要由焊接的换热管束、压力容器外壳以及管箱三部分组成，换热管束由几百片2mm的不锈钢薄片叠放、并将周边焊接密封制成。列管立式换热器主要由上部管箱、上端固定管板、壳体(带有一对高温法兰)、管束、外头盖以及外浮头(带有膨胀节和分配器)等部件组成。 [0003] 板壳式换热器由于板片厚度小，存在易损坏、可靠性差等缺点，增加了装置的生产成本和维护成本。并且，板式换热器密封性差，易泄露，需经常更换垫圈，影响操作，又因密封圈使用条件有很大限制，若在生产过程中操作温度和操作压力存在波动，极易造成密封圈损坏，致使装置非计划停车，增加成本。 [0004] 列管立式换热器在壳体上设有一对高温法兰，一旦该高温法兰泄露，需要抽出几十米长的管束、导致更换垫片的操作十分困难，对于大型重整装置而言，往往需要2台或多台换热器并联，在使用过程中可能会出现偏流等问题。在水流动过程中会形成局部滞流区(冷水区)，换热不充分，水温上升较慢，换热效率低，导致换热器热端温差较大，回收的热量较少，且操作费用较高。若发生腐蚀串液等问题，传统的解决方式是更换有裂纹或穿孔的板片，但更换板片所需费用较高。 [0005] 综上所述，如何提高换热系统中换热器的换热效果，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。实用新型内容 [0006] 有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种绕管换热装置，其使用安全可靠，具有优良的传热性能，又具有耐高温、耐高压、抗波动等特点，可提高换热工艺系统中换热器的换热效果。 [0007] 本实用新型的另一目的是提供一种包括上述绕管换热装置的连续重整工艺系统和加氢换热工艺系统。 [0008] 为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案： [0009] 一种绕管换热装置，包括：中心筒、套设于所述中心筒外周部的外壳体以及设于所述中心筒和所述外壳体之间的换热管，所述换热管沿所述中心筒的外侧交替缠绕、在所述外壳体内呈螺旋盘状规则排列，且相邻两层所述换热管的缠绕方向相反，所述外壳体的顶部设有原料出口、底部设有原料入口，所述外壳体的一侧顶部设有产物入口、另一侧底部设有产物出口。 [0010] 优选的，沿所述中心筒径向等间距的竖直设有多个定距件，所述定距件沿高度方向等间距设有至少两个用于容纳所述换热管的弧形槽。 [0011] 优选的，所述换热管在所述外壳体的管板上呈正三角形分布。 [0012] 优选的，所述换热管和所述管板之间为深孔焊接。 [0013] 优选的，所述产物入口设有防冲板，所述防冲板用于防止流体直接冲刷所述换热管。 [0014] 优选的，所述原料出口、所述原料入口、所述产物入口以及所述产物出口均设有停车冲洗装置，所述产物入口和所述产物出口均设有在线冲洗装置。 [0015] 一种连续重整工艺系统，包括：进料缓冲罐、进料泵、进料过滤器、换热器、循环机、第一加热炉、第一反应器、第二加热炉、第二反应器、第三加热炉、第三反应器、分离罐以及出料泵，所述换热器为上述任一项所述的绕管换热装置； [0016] 所述进料缓冲罐、所述进料泵、所述进料过滤器以及所述换热器的原料入口依次连接，所述换热器的原料出口、所述第一加热炉、所述第一反应器、所述第二加热炉、所述第二反应器、所述第三加热炉以及所述第三反应器依次连接，所述第三反应器的出口和所述换热器的产物入口连接，所述换热器的产物出口和所述分离器的进口连接，所述分离器的某一出口、所述循环机以及所述原料入口依次连接，所述分离器的另一出口和用于收集产品的收集装置连接。 [0017] 一种加氢换热工艺系统，包括用于输送加氢稀料的第一管路、用于输送第一加氢进料的第二管路、用于输送循环氢气的第三管路、用于输送第一加氢出料的第四管路、用于输送第二加氢进料的第五管路、用于输送第二加氢出料的第六管路、第四加热炉以及换热器，所述换热器为上述任一项所述的绕管换热装置； [0018] 所述换热器的热介质通道入口用于承接加氢反应器的输出端产物，所述热介质通道出口连接至下游设备，所述第一管路、所述第二管路以及所述第三管路的出口均与所述换热器的冷介质通道入口相连，所述冷介质通道出口与所述加热炉的输入端相连。 [0019] 优选的，所述热介质通道为所述换热器的管程，所述冷介质通道为所述换热器的壳程； [0020] 或所述热介质通道为所述换热器的壳程，所述冷介质通道为所述换热器的管程。 [0021] 优选的，所述换热器呈竖向放置形式，所述热介质通道位于所述换热器的侧面，所述冷介质通道位于所述换热器的端部。 [0022] 在使用本实用新型所提供的绕管换热装置时，当需要将本装置运用在某换热工艺系统中时，可以将原料出口、原料入口、产物入口以及产物出口分别对应连接。由于在中心筒与外壳体之间的空间内按螺旋形状交替缠绕设置换热管，且相邻两层换热管的缠绕方向相反，相当于在外壳体内部设置了无数膨胀节，换热管在承受高温时，可近乎自由伸缩，换热管的管头温差应力小，适用于温差比较大的工况。本装置对于开工的升温要求不高，同时也可以很好的应对突然停车的突发情况。也即本申请提供的绕管换热装置使用安全可靠，具有优良的传热性能，又具有耐高温、耐高压、抗波动等特点，可提高换热工艺系统中换热器的换热效果。 [0023] 综上所述，本实用新型所提供的绕管换热装置，其使用安全可靠，具有优良的传热性能，又具有耐高温、耐高压、抗波动等特点，可提高换热工艺系统中换热器的换热效果。 [0025] 为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。 [0026] 图1为本实用新型所提供的绕管换热装置的结构示意图； [0027] 图2为绕管换热装置的截面图； [0028] 图3为换热器的布管示意图； [0029] 图4为管板和换热管的连接示意图； [0030] 图5为图4的I处局部放大图； [0031] 图6为定距件的结构示意图； [0032] 图7为本实用新型所提供的连续重整工艺系统； [0033] 图8为本实用新型所提供的加氢换热工艺系统。 [0034] 图1‑图8中： [0035] 1为换热器、101为中心筒、102为外壳体、103为换热管、104为原料出口、105为原料入口、106为产物入口、107为产物出口、108为定距件、109为管板、1010为防冲板、1011为停车冲洗装置、1012为在线冲洗装置、2为进料缓冲罐、3为进料泵、4为循环机、5为第一加热炉、6为第一反应器、7为第二加热炉、8为第二反应器、9为第三加热炉、10为第三反应器、11为分离器、12为出料泵、13为第一管路、14为第二管路、15为第三管路、16为第四管路、17为第五管路、18为第六管路、19为第四加热炉。 具体实施方式[0036] 下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。 [0037] 本实用新型的核心是提供一种绕管换热装置，其使用安全可靠，具有优良的传热性能，又具有耐高温、耐高压、抗波动等特点，可提高换热工艺系统中换热器的换热效果。本实用新型的另一核心是提供一种包括上述绕管换热装置的连续重整工艺系统和加氢换热工艺系统。 [0038] 请参考图1至图8。 [0039] 本具体实施例提供了一种绕管换热装置，包括：中心筒101、套设于中心筒101外周部的外壳体102以及设于中心筒101和外壳体102之间的换热管103，换热管103沿中心筒101的外侧交替缠绕、在外壳体102内呈螺旋盘状规则排列，且相邻两层换热管103的缠绕方向相反，外壳体102的顶部设有原料出口104、底部设有原料入口105，外壳体102的一侧顶部设有产物入口106、另一侧底部设有产物出口107。 [0040] 需要说明的是，通过将原换热器1改造为缠绕管式换热器1，根据实验数据可得，换热器1的热端温差从54℃降低至43℃，节省大量燃料成本，并且，通过换热器1的最终产物温度由41℃升温至52℃，降低了下一系统中加热炉的负荷，每小时可节约燃料气0.09t，同时可减少装置循环水和软化水的消耗。 [0041] 可以在实际运用过程中，根据实际情况和实际需求，对中心筒101、外壳体102以及换热管103的形状、结构、尺寸、材质等进行确定。 [0042] 在使用本实用新型所提供的绕管换热装置时，当需要将本装置运用在某换热工艺系统中时，可以将原料出口104、原料入口105、产物入口106以及产物出口107分别对应连接。由于在中心筒101与外壳体102之间的空间内按螺旋形状交替缠绕设置换热管103，且相邻两层换热管103的缠绕方向相反，相当于在外壳体102内部设置了无数膨胀节，换热管103在承受高温时，可近乎自由伸缩，换热管103的管头温差应力小，适用于温差比较大的工况。本装置对于开工的升温要求不高，同时也可以很好的应对突然停车的突发情况。也即本申请提供的绕管换热装置使用安全可靠，具有优良的传热性能，又具有耐高温、耐高压、抗波动等特点，可提高换热工艺系统中换热器1的换热效果。 [0043] 综上所述，本实用新型所提供的绕管换热装置，其使用安全可靠，具有优良的传热性能，又具有耐高温、耐高压、抗波动等特点，可提高换热工艺系统中换热器1的换热效果。 [0044] 在上述实施例的基础上，优选的，沿中心筒101径向等间距的竖直设有多个定距件108，定距件108沿高度方向等间距设有至少两个用于容纳换热管103的弧形槽，以使相邻两层换热管103之间、同层的上下两个换热管103之间均保持预设间距。例如，可以将预设间距设置为22mm，从而布置更多的换热管103、减小结构尺寸。 [0045] 优选的，换热管103在外壳体102的管板109上呈正三角形分布。 [0046] 需要说明的是，管板109采用正三角形布管，可以在同样的管板109面积上排列最多的换热管103，使得换热管103的排列紧凑，通过外壳体102的流体可直接冲刷换热管103，使壳程流体分布更加均匀。 [0047] 优选的，换热管103和管板109之间为深孔焊接。本装置的各部件之间采用全焊接方式进行连接、以保证装置进行换热操作时零泄漏，安全可靠。并且，管板109的高温端容易产生碳离子聚集，将换热管103涨破，而采用深孔焊接的方式则可有效避免上述问题。 [0048] 在上述实施例的基础上，优选的，产物入口106设有防冲板1010，防冲板1010用于防止流体直接冲刷换热管103，也即防冲板1010可有效防止流体直接冲刷换热管103而引起的换热管103振动失稳和腐蚀现象。 [0049] 优选的，原料出口104、原料入口105、产物入口106以及产物出口107均设有停车冲洗装置1011，产物入口106和产物出口107均设有在线冲洗装置1012。在本装置的使用过程中，可以通过在线冲洗装置1012对产物入口106和产物出口107进行冲洗操作，在本装置使用结束后，可以通过停车冲洗装置1011对原料出口104、原料入口105、产物入口106以及产物出口107进行冲洗操作。 [0050] 除了上述的绕管换热装置，本实用新型还提供一种包括上述实施例公开的绕管换热装置的连续重整工艺系统，其包括：进料缓冲罐2、进料泵3、进料过滤器、换热器1、循环机4、第一加热炉5、第一反应器6、第二加热炉7、第二反应器8、第三加热炉9、第三反应器10、分离罐以及出料泵12，换热器1为上述任一项的绕管换热装置； [0051] 进料缓冲罐2、进料泵3、进料过滤器以及换热器1的原料入口105依次连接，换热器1的原料出口104、第一加热炉5、第一反应器6、第二加热炉7、第二反应器8、第三加热炉9以及第三反应器10依次连接，第三反应器10的出口和换热器1的产物入口106连接，换热器1的产物出口107和分离器11的进口连接，分离器11的某一出口、循环机4以及原料入口105依次连接，分离器11的另一出口和用于收集产品的收集装置连接。连续重整工艺系统的其他各部分的结构请参考现有技术，本文不再赘述。 [0052] 需要说明的是，来自上一系统的混合物料首先可进入进料缓冲罐2，经进料泵3提升后在进料过滤器中除去物料中的颗粒物质，该物料可与来自循环机4的循环氢混合后得到壳程进口温度为95℃的第一进料，再由换热器1换热后得到壳程出口温度为64℃的第一出料，第一出料依次进入第一加热炉5、第一反应器6、第二加热炉7、第二反应器8、第三加热炉9、第三反应器10进行反应后，得到温度为29℃的新产物，该产物作为第二进料流入换热器1的管程内，由换热器1换热后得到管程出口温度为52℃的第二出料，第二出料自管口排出后进入分离罐，部分分离气由分离罐上方进入循环机4，经压缩后回到换热器1中继续反应，剩余气体作为产品排入收集装置。 [0053] 除了上述的绕管换热装置，本实用新型还提供一种包括上述实施例公开的绕管换热装置的加氢换热工艺系统，其包括用于输送加氢稀料的第一管路13、用于输送第一加氢进料的第二管路14、用于输送循环氢气的第三管路15、用于输送第一加氢出料的第四管路16、用于输送第二加氢进料的第五管路17、用于输送第二加氢出料的第六管路18、第四加热炉19以及换热器1，换热器1为上述任一项的绕管换热装置； [0054] 换热器1的热介质通道入口用于承接加氢反应器的输出端产物，热介质通道出口连接至下游设备，第一管路13、第二管路14以及第三管路15的出口均与换热器1的冷介质通道入口相连，冷介质通道出口与加热炉的输入端相连。加氢换热工艺系统的其他各部分的结构请参考现有技术，本文不再赘述。 [0055] 需要说明的是，降低柴油硫含量的技术主要包括加氢脱硫、氧化萃取、生物脱硫以及吸附脱硫等，其中，柴油加氢是现有技术中主要的并有效的生产超低硫柴油的技术。加氢处理是指在氢分压和催化剂存在下，使油品中的硫、氧、氮等有害杂质转变为相应的硫化氢、水、氨而除去，并使烯烃和二烯烃加氢饱和，芳烃部分加氢饱和，以改善油品的质量。 [0056] 加氢处理的过程为：油品与含氢气体混合后送入加热炉加热到规定温度，再进入装有催化剂的反应器中；反应产物经冷却后进入高压分离器11中进行气液分离，反应产物的气相部分经压缩机循环使用，反应产物的液相部分再经减压分离后进入产品分馏系统，实现产品的转化。另外，由于加氢工艺采用的设备因操作条件苛刻，大多为高温高压设备，常规换热器1很难大型化生产，而本系统采用的换热器1为高换热效率的绕管换热装置，可有效提高加氢工艺的换热效果。 [0057] 在上述实施例的基础上，优选的，热介质通道为换热器1的管程，冷介质通道为换热器1的壳程；或热介质通道为换热器1的壳程，冷介质通道为换热器1的管程。也即可根据实际情况和实际需求，对热介质通道和冷介质通道进行确定。 [0058] 优选的，换热器1呈竖向放置形式，热介质通道位于换热器1的侧面，冷介质通道位于换热器1的端部。竖向放置换热器1可大幅减少设备的占地面积。 [0059] 为了进一步说明本实用新型所提供的加氢换热工艺系统的使用流程，接下来进行举例说明。 [0060] 可以将加氢稀料、第一加氢进料以及循环氢气的混合物输入换热器1的冷介质通道，混合物的温度为90～96℃，由换热器1的冷介质通道出来的混合物温度为317～353℃；由换热器1的冷介质通道出来的混合物依次经过加热炉、加氢反应器后从加氢反应器输出，第一加氢出料的温度为379～410℃，该反应产物通过换热器1的热介质通道，由换热器1的热介质通道出来的第二加氢出料温度降低至155.7～157.1℃，并进入下游设备。 [0061] 本工艺系统的优点在于：通过将换热器1设计为具有一个热介质通道和一个冷介质通道的缠绕管式换热装置。通过将换热管103缠绕设置，在有限的空间内增大了单台设备的换热面积。如此设置可减小换热器1数量，进而减少设备占地、框架投资、高压管道用量、配管工作以及设备的维护成本等；且本申请中加氢稀料、第一加氢进料、循环氢气、第一加氢出料在换热器1内进行换热，提升了换热器1的热效率、也提高了物料进入加热炉的温度，降低了反应产物进入下游设备的温度，进而降低了加热炉和下游设备的负荷，同时精简了流程，并保证换热系统能更长周期运行；同时，本系统的结构简单、便于操作。 [0062] 需要进行说明的是，本申请文件中提到的第一加热炉5和第二加热炉7和第三加热炉9以及第四加热炉19、第一反应器6和第二反应器8以及第三反应器10、第一管路13和第二管路14和第三管路15和第四管路16和第五管路17以及第六管路18，其中，第一和第二和第三和第四和第五以及第六只是为了区分位置的不同，并没有先后顺序之分。 [0063] 另外，还需要说明的是，本申请的“进出”等指示的方位或位置关系，是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于简化描述和便于理解，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。 [0064] 本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。本实用新型所提供的所有实施例的任意组合方式均在此实用新型的保护范围内，在此不做赘述。 [0065] 以上对本实用新型所提供的绕管换热装置及其连续重整工艺系统、加氢换热工艺系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。 |
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