[发明专利]新型原油常压塔顶油气换热器

说明书

技术领域

本发明涉及石油、化工领域，具体为一种对炼油厂常减压装置中的原油-常压塔顶油气混合物进行换热的换热器的结构，属于冷换设备技术领域。

背景技术

换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，以实现不同温度流体间的热能传递，又称热交换器。换热器是实现化工生产过程中热量交换和传递不可缺少的设备。在换热器中，至少有两种温度不同的流体，一种流体温度较高，放出热量；另一种流体则温度较低，吸收热量。在工程实践中有时也会存在两种以上的流体参加换热，但它的基本原理与前一种情形并无本质上的区别。

现代化工与石油化工装置具有大型化，连续性强，腐蚀性大，高温、高压，易燃易爆等特点。对设备可靠性、稳定性、安全性提出了更高要求。换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，在生产过程中占有重要地位。据统计在石油炼化成套生产装置中，各类换热器约占生产装置总投资的20％～40％，重量占设备总量的25％～50％，数量占整套装置的30％～50％。换热器是石化生产中重要的工艺设备，也是重要的节能设备，换热器的运行状态对整个装置的安全、产品质量、节能减排起着至关重要的作用。

列管式换热器是工业中广泛应用的换热设备，列管式换热器（又称管壳式换热器）是把换热管束与管板连接后，再用筒体与管箱包起来，形成两个独立的空间。管内的通道及与其贯通的管箱称为管程，管外的通道及与其贯通的部分称为壳程。列管式换热器因其在单位体积的传热面积、处理能力和操作弹性大，适应能力强。在高温、高压和大型石油化工装置中广泛使用。根据热补偿方式不同主要分为：固定管板式列管换热器、浮头式列管式换热器、U形管式列管换热器。

在石化行业的炼厂常减压装置中原油-常顶油气（指常压塔顶油气混合物）换热器（一般为浮头式列管式换热器）的换热管基材材质是10号碳钢。根据原油-常顶油气换热器的操作参数，管程走常压塔顶油气混合物，其中的腐蚀介质主要是H₂S-HCl-H₂O。当以气体状态存在时，一般腐蚀是很小的，在冷凝换热后温度下降至100℃以下，冷凝区域出现液体水以后，在换热器管程便形成HCl—H₂S—H₂O系统的腐蚀。其反应为：

Fe＋2HCl→FeCl₂＋H₂↑

FeCl₂＋H₂S→FeS↓＋2HCl

Fe＋H₂S→FeS↓＋H₂↑

FeS＋2HCl→FeCl₂＋H2S

在低PH下，由于H₂S的腐蚀作用产生的FeS附着在金属表面，使带液滴的油气流动受到阻碍，电解质扩散受到限制，在被阻塞的空腔内，腐蚀液的化学成分与整体溶液存在较大差异，造成腔内电位降低，整个外表面为阴极，点蚀坑为阳极，产生了电化学腐蚀。在水解反应的作用下FeS膜脱落在空腔内又促进了酸性反应，如此循环构成了HCl—H₂S—H₂O的强烈腐蚀。且腐蚀现象以管程侧最为明显。

目前，换热器存在的问题除腐蚀问题之外，还有连接密封问题导致的管程、壳程内介质泄露，带来的环境污染；或者两种介质的混合，增加对管程及壳程腐蚀环境的复杂性；在现有的炼厂常减压装置中原油-常顶油气换热器采用的防腐形式靠的是材质自身防腐。其存在的问题是，焊接工艺复杂，制作比较难，且价格昂贵，不利于推广。

发明内容

为了克服连接密封问题及现有材质自身防腐方式存在的工艺困难及成本问题等，本发明提供了一种新型原油、常压塔顶油气换热器。

本发明为实现上述目的所采取的技术方案是：新型原油常压塔顶油气换热器，包括管箱、壳体、传热管、折流板、浮头管板、固定管板、浮头、钩圈及分程隔板，浮头端的管箱法兰与浮头端壳体法兰的配合面之间设密封垫片，浮头法兰通过双头螺柱与钩圈连接，浮头管板与浮头法兰及钩圈接触配合，所述浮头的盖板部分呈凹槽形。

现有浮头的盖板部分呈球冠形，因为其曲率半径大，所以弧形深度浅，容易造成管程介质流通不畅，产生噪音，改为凹槽形后能够增加弧形深度，使管程内介质在浮头处换向时，有足够的折流空间，使管程介质流通顺畅。

进一步，在所述浮头法兰与浮头管板配合的端面上设有环状的梯形槽，在梯形槽内设密封环A，相对应的浮头管板的端面上设梯形凸台；在浮头管板的外周面上设环状的梯形槽，在梯形槽内设密封环B，在钩圈的内周面上设与浮头管板的梯形槽配合的凸台。