[发明专利]一种用于油气直接换热的装置

说明书

技术领域

本发明属于石油化工行业中用于油气直接换热的设备，尤其涉及一种用于高温油气和液体油品直接换热并具备传质功能的防结焦高效换热板。

背景技术

目前国内外高温油气和液体油品直接换热的设备主要有：人字型挡板、鸭舌型挡板、塔盘板、规整填料和散堆填料，其主要形状见图1-4。

如图1所示，人字型挡板由两块矩形平板按照一定的角度组成人字型，数个人字型挡板水平布置组成一层换热单元，一般由3～8层换热单元安装在塔内用于油气和液体油品直接换热。根据塔径的大小和换热负荷确定矩形平板的尺寸、人字型挡板的数量和人字型挡板的层数。人字型挡板对安装的水平度和液体分布均匀性要求较高，人字型挡板的传热和传质效率都很低，易造成液体偏流和局部过热产生结焦。

图2所示鸭舌型挡板是在人字型挡板基础上的改进，为防止液体偏流在板的液体出口设置了集油箱，集油箱出口设溢流堰，集油箱底部开有筛孔，通常一块板作为一层，上下交错布置，设计目的是筛孔喷淋下的液体和错流的气体接触换热，避免了液体分布不均导致的偏流。使用效果表明当操作介质含有焦粉或催化剂颗粒时，集油箱沉积焦粉或催化剂颗粒堵塞筛孔影响传热；另外该鸭舌型挡板基本没有传质效果，气相中的部分馏分油产品会被重质的液相油品吸收而进入液相，造成部分轻馏分油循环，浪费能量；鸭舌型挡板有较大的液体流动区域，该区域和气体不能直接接触，影响换热效果。

如图3所示，塔盘板是矩型或缺圆型板上开有固定或浮动阀的设备，为了适应不同的操作工况，以提高传质效率为主要目的，塔板上开孔和浮动阀的大小及形状千差万别，其主要特征是板是矩型或缺圆型的，水平安装，气体和液体在塔板上接触传热传质。由于塔盘板的使用针对性强、结构复杂、安装要求高的特点，对板上的气体和液体负荷的波动适应性较差，气体或液体负荷过大或过小都不能正常使用，并且容易因积聚焦粉而堵塞，因此很少用于分馏塔底高温油气和液体油品的直接换热。

如图4所示，填料是由薄的钢板或钢带压制而成的形状不同的传质传热元件，分为规整填料和散堆填料，按照一定的高度和排列方式安装在塔内，填料对气体和液体的分布要求较高，通常进料要设置分布器。通常用于油品分馏、吸收和萃取工况，传质传热效率较高，由于必须配置分布器使用，设备造价较高，并且容易因积聚焦粉而堵塞，对气体或液体杂质含量较多的工况适应性较差。目前也很少用于分馏塔底高温油气和液体油品的直接换热。

综上，现有技术中，用于油气直接换热的人字型挡板和鸭舌型挡板常见的问题之一是换热挡板上很容易发生结焦，这主要是其一：由于油气温度较高，而液相油品的性质较差，直接接触换热时液相油品通常会发生聚合反应生成焦炭；其二：由于换热挡板的结构缺陷，使换热挡板上的流体分布和热量分布不均匀，造成局部过热。其三：由于换热挡板无自清洗功能，高温油气中携带的焦粉会在换热挡板上积聚。常见的问题之二是换热挡板基本没有传质功能，当高温油气和液体油品换热时，气相中的部分馏分油产品会被重质的液相油品吸收而进入液相，造成部分馏分油循环，不但浪费燃料消耗和电耗，而且影响到气相产品经分馏后的液体的收率，造成一定的经济损失。常见的问题之三是换热挡板设计、制造和安装复杂，使用寿命较短。

而现有技术中，用于油气直接换热的还有矩型或缺圆型板上开有固定或浮动阀的塔盘板、规整填料和散堆填料。塔盘板、规整填料和散堆填料的设计主要目的是用于油品的分离，传质效率较高，用于油气直接换热常见的问题之一是塔盘板为水平安装，板上容易积聚焦粉，堵塞板上的开孔影响正常操作；规整填料和散堆填料的通道较小，也比较容易因积聚焦粉而堵塞，对气体或液体杂质含量较多的工况适应性较差。常见的问题之二是塔盘板、规整填料和散堆填料对板上的气体和液体负荷的波动适应性较差，气体或液体负荷过大或过小都不能正常使用。常见的问题之三是塔盘板、规整填料和散堆填料的制造要求高、安装比较复杂、使用寿命较短、成本较高。

发明内容

本发明为了解决上述现有技术中存在的技术问题，提供一种基于上述现有技术存在的问题，开发一种操作弹性大、对气体和液体负荷的波动适应性强、防止结焦和积聚焦粉、投资节省使用寿命长、安装方便、传热效率高并有一定的传质性能的用于油气直接换热的设备。发明人研发了一种用于油气直接换热的装置。本发明设计了一种弧形结构的弧上开有传热、传质和自冲洗孔的防结焦高效换热板，克服现有换热挡板结构形式的不合理或存在一定的缺陷，用于高温油气与液相油品直接换热，可减轻换热挡板的结焦和增加换热挡板的传热传质效率。

本发明通过如下的技术方案实现，