[发明专利]一种多模块串联换热器

说明书

本发明公开了一种多模块串联换热器，属于换热器领域，包括高温位的原料过热段、中高温位的中压蒸汽发生段、中温位的原料预热段、低温位的余热回收段，所述原料过热段、中压蒸汽发生段、原料预热段和余热回收段分别采用一级过渡连接段、二级过渡连接段和三级过渡连接段连接成一体。本发明的换热器可实现模块化设计，节省中间管线设置，提高设备紧凑性，降低系统压降消耗，节省占地；实现能量的梯级、最大化回收利用，降低装置能耗；吸收热膨胀，降低温差应力，提高设备可靠性；减小设备振动；保护换热管束；提高换热效率；提升设备的热膨胀体系设计，降低设备开停工引起的内部积液局部腐蚀问题。

技术领域

本发明涉及换热器技术领域，尤其涉及一种多模块串联换热器。

背景技术

大型苯乙烯装置的工艺系统及上下游关联设备是影响换热器工艺和结构的关键因素，传热设备上游为反应系统，下游接分离系统，均为能量消耗的主要来源，以多联换热设备为核心的能量匹配性设计是降低装置能耗的关键。

大直径、高温、小压降多联换热设备，管程串联，壳程分段，管程总体为负压环境介质推动力小，设备尺寸大、压降小。

对于大直径换热器，换热设备壳程介质的不均匀性会引起换热器内部流体和温度不均匀性具有重要影响，进一步可显著影响传热性能及设备可靠性。

多联换热器中包含有气气换热器、余热锅炉等传热段，当设备运行后会引壳程流体的卡门漩涡、紊流抖动、气液两相流体弹性不稳定、气泡的不断形成和破裂等，会引起换热管管束振动，换热管和管板连接处因疲劳产生裂纹、微裂纹、以及其他缺陷的扩大或扩展，最终可能产生失效。

介质升温温差大，物性变化大，介质流动状态变化较大，振动较大。为节省占地，降低外部配管难度，串联布置的换热设备多采用一体化设计思路，设备整体、局部温度变形补偿能力亦成为保障设备安全可靠的关键问题之一。

多联换热设备具有大直径、大流量的特点，介质壳程结构的漏流对换热器性能具有重要影响换热器的流体在壳侧流动时，折流板、低温端浮动管板和筒体之间以及折流板和换热管之间都留有一定的缝隙，当壳侧流体流动时，一部分流体通过缝隙漏流进入下一区域，因此横掠管束的流量减少，流体速度降低，换热器的传热系数和压降系数降低。

现有苯乙烯装置多联换热器设备采用三联换热器，其在实际使用时，存在如下缺点：

1、低压降与大流量匹配困难，设备直径过大，成本高；

2、高温端换热管冲刷腐蚀，影响安全与性能；

3、膨胀卡涩导致管头破坏，影响安全与性能；采用膨胀节方案，成本高；

4、浮头密封不良导致管壳程内漏，影响性能；

5、壳程分配不良导致换热管振动破坏，壳程产生噪音，影响安全与性能。

针对上述技术问题，本发明在此提出一种多模块串联换热器。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，而提出的一种多模块串联换热器。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种多模块串联换热器，包括高温位的原料过热段、中高温位的中压蒸汽发生段、中温位的原料预热段、低温位的余热回收段，所述原料过热段、中压蒸汽发生段、原料预热段和余热回收段分别采用一级过渡连接段、二级过渡连接段和三级过渡连接段连接成一体；

所述原料过热段前端的入口结构由高温气入口接管、一次分配封头、锥形稳流段和二次分布板组成，所述余热回收段的末端设有高温气出口接管；

所述原料过热段内设有原料过热段管束，所述中压蒸汽发生段内设有中压蒸汽发生段管束，所述原料预热段内设有原料预热段管束，所述余热回收段内设有余热回收段管束；