新型原料油顶循环油换热器的制造方法
【专利摘要】新型原料油顶循环油换热器，其浮头管板与浮头法兰、钩圈配合面采用梯形槽密封配合；折流板呈D字型且其残缺部分的径向长度为壳体内径的三分之一，相邻两折流板之间的间距为0.35至0.4倍壳体内径；梯形槽密封能够有效避免管程介质与壳程介质之间的相互渗漏、混合，进而增加腐蚀环境的复杂性，导致腐蚀泄露，造成环境污染。折流板结构及间距的设置能够进一步增强壳程内流体介质的流速，增强流体的湍流程度，提高换热效果；此外，LX-06涂层结构的设置能提高管程及壳程的耐腐蚀、耐冲刷性能，降低了由于维修和更换造成的经济损失。
【专利说明】新型原料油顶循环油换热器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及石油、化工领域，具体说是一种炼油厂催化裂解装置中的新型原料油顶循环油换热器，属于冷换设备【技术领域】。
【背景技术】
[0002]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。
[0003]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。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。
[0004]列管式换热器是工业中常用的一种换热设备，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。
[0005]炼油厂的催化裂解装置分馏工艺中，原料油在换热器(一般选为浮头式列管式换热器)中和塔顶馏出物(即顶循环油)换热，被进一步预热进入分馏塔内。管程内(塔)顶循环油温度为80至114°C ;壳程内原料油温度为119至134°C。
[0006]换热器管程中塔顶馏出物内腐蚀介质为酸性水+富气+粗汽油，腐蚀主要是由H2S-HCL-NH3-H2O引起。催化裂解(DCC)装置原料油中的硫化物，在裂解反应温度条件下发生分解生成H2S,同时原料中的氯化物、氮化物也发生分解。由于系统中有水存在，从而构成H2S-HCL-NH3-H2O类型的腐蚀环境。在这种环境中，H2S和HCL相互促进构成循环腐蚀，而H2S和NH3的存在会加速整个腐蚀反应过程。
[0007]壳程中的原料油中含有一定量的氯离子，氯离子作为活性阴离子，易在金属表面吸附，导致表面膜破裂，从而诱发局部孔蚀。由于原油中存在氧气，易发生氧的去极化腐蚀，其电化学反应为:阳极:Fe — Fe2+ + 2e ? ;阴极:02十2Η20十4e — 40H-。
[0008]在现有的炼油厂催化裂解装置分馏工艺中，原料油-顶循环油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。由于没有一种有效的防腐手 段，对炼油厂催化裂解装置中负责对原料油和顶循环油换热的换热器进行防腐保护，所以存在流体介质对换热器管程及壳程造的腐蚀和冲刷，大大缩短换热器的使用寿命，增加换热器的工业使用成本，显著提高由于维修和更换等原因造成的使用费，降低生产效率，增加由于换热器泄漏造成的环境污染。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，导致的管程及壳程内腐蚀环境的复杂化。
实用新型内容
[0009]针对上述存在的腐蚀、冲刷及密封效果不佳等问题，本实用新型的目的在于提供一种新型原料油顶循环油换热器，其不仅改善了换热器管程及壳程之间的密封性能，还增加了换热器的抗腐蚀性及耐冲蚀性能。
[0010]为实现上述目的，本实用新型所采取的技术方案是:新型原料油顶循环油换热器，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；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。
[0011]进一步，所述折流板为圆盘状结构切去一部分，而呈D字型且其残缺部分的径向长度为壳体内径的三分之一，相邻两折流板之间的间距为0.35至0.4倍壳体内径。
[0012]进一步，在管程表面及壳程表面涂置LX-06防腐涂层，LX-06防腐涂层包括两层底漆涂层和三层面漆涂层。
[0013]进一步,所述LX-06防腐涂层的涂层的总厚度小于150 μ m。
[0014]通过在浮头法兰与浮头管板、浮头管板与钩圈的配合面设置梯形槽，且在梯形槽内设置密封环，增加了浮头管板与浮头法兰、钩圈之间的密封效果，能够有效避免管程介质与壳程介质之间的相互渗漏、混合，进而增加腐蚀环境的复杂性，导致腐蚀泄露，造成环境污染问题。
[0015]对折流板结构及间距的设置能够进一步增强壳程内流体介质的流速，增强流体的湍流程度，提高换热效果。
[0016]LX-06涂层具有优异的抗污垢和耐蒸汽吹扫性，有良好的导热性能。采用该种由改性耐热环氧有机硅高分子合成树脂和耐热颜料、导热填料配制而成的单组份LX-06涂层的换热器，具有优良的耐酸、碱、油、化学品性能；大大提高换热器的耐腐蚀、耐冲刷性能，有效地提高换热器的使用寿命，减少了金属耗材，降低换热器的工业使用成本，显著降低了由于维修和更换等原因造成经济损失，提高生产效率，并降低由于换热器泄漏造成的环境污染等，具有良好的社会效益。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为目前使用的分馏塔顶油气冷凝冷却器的结构示意图；
[0018]图2为本实用新型的浮头端的组成部件的结构示意图；
[0019]图3本实用新型中浮头、浮头管板及钩圈配合的结构示意图；
[0020]图中:1管箱，11管箱法兰，2壳体，21浮头端壳体法兰，3传热管，4折流板，5浮头管板，，6固定管板，7浮头，71浮头法兰，8钩圈，9分程隔板，10双头螺柱，I密封环A，II密封垫片，III密封环B。
【具体实施方式】
[0021]为了便于说明、理解本实用新型的技术内容，下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
[0022]如图1所示为现有的炼油厂催化裂解装置分馏工艺中使用的原料油顶循环油换热器(还可以表示为原料油-顶循环油换热器)，其包括管箱1、壳体2、传热管3、折流板4、浮头管板5、固定管板6、浮头7及分程隔板9。分程隔板9设置在设固定管板6 —端的管箱I内。浮头端的管箱法兰11与浮头端壳体法兰21的配合面之间设密封垫片II，浮头的盖板部分呈球冠形，沿盖板的一周圈设浮头法兰71，浮头法兰71通过双头螺柱10与设置在浮头管板5外圈的钩圈8连接。浮头管板5的左端周面与浮头法兰71的右端周面通过密封垫密封配合，浮头管板5安装在钩圈8的内环中,其外周面与钩圈8的内环面通过密封垫密封配合。折流板4分布在壳体2内，传热管3穿过折流板4。折流板4的作用是，用来确保壳程内介质的流速，迫使流体介质按规定的路程多次横向通过管束外表面，增强壳程内流体介质的湍流程度。对于该换热器其它部分结构，及各部件的组装关系，因为均属现有技术，所以不再赘述。
[0023]如图2和图3所示的新型分馏塔顶油气冷凝冷却器，其在图1的基础上对浮头部分的结构进行了改进。该种新型分馏塔顶油气冷凝冷却器对其浮头端结构进行改进，在浮头法兰71的右端面上设置环状的梯形凹槽，与浮头法兰71的右端面相对应的浮头管板5的左端面上设环状的凸台，在所述梯形槽内设密封环A I，浮头管板5的左端面上的凸台与浮头法兰71右端面上的梯形凹槽配合。同时，在浮头管板5的外周面上设环状的梯形槽，在该梯形槽内设密封环B III，在钩圈8的内周面上设与所述浮头管板5的梯形槽配合的凸台，浮头管板5上的梯形槽的槽宽最好大于钩圈内周面上的梯形状凸台的宽度。
[0024]此外，所述折流板4呈D字型(即为切去一部分的圆板)且其残缺部分的径向长度为壳体2内径的三分之一。且相邻两折流板4的残缺端上下方向上相间分布设置，即某一折流板4的残缺端向上，则与其相邻的折流板4的残缺端向下，依次类推。同时，相邻两折流板4之间的间距为0.35至0.4倍壳体2内径。对折流板4结构及间距的设置能够进一步增强壳程内流体介质的流速，增强流体的湍流程度，提高换热效果。
[0025]原料油-顶循环油换热器的管程中的流体介质为塔顶馏出物(称为顶循环油)，该流体内腐蚀介质为酸性水加富气+加粗汽油，腐蚀主要是由H2S-HCL-NH3-H2O引起，管程内顶循环油温度为80至114°C ;在这种环境中，H2S和HCL相互促进构成循环腐蚀，而H2S和NH3的存在会加速整个腐蚀反应过程。壳程内原料油温度为119至134°C，原料油中含有一定量的氯离子，氯离子作为活性阴离子，易在金属表面吸附，导致表面膜破裂，从而诱发局部孔蚀。由于原油中存在氧气，易发生氧的去极化腐蚀，其电化学反应为:阳极:Fe —Fe2+ +2e丨；阴极:02 + 2H20 + 4e —40H-。所以，在该种环境下运行的换热器，其管程及壳程会均受到严重腐蚀，为了增强防腐性能，在管程表面及壳程表面均涂置LX-06防腐涂层，LX-06防腐涂层包括两层底漆涂层和三层面漆涂层。且所述LX-06防腐涂层的涂层的总厚度小于150 μ m0[0026]管程表面包括固定管板6端的管箱I内表面，及其内分程隔板9的表面、传热管3内表面、浮头7内表面等与管程介质接触的表面。壳程表面包括换热器的壳体2内表面、传热管3外表面、折流板4外表面等与壳程介质接触的表面。
[0027]LX-06涂料为现有涂料品种，其主要成分为:环氧树脂:5-10% ;酚醛树脂:10-30% ；有机硅树脂:3-10% ;助剂:1-5% ;铬绿:20-35% ;溶剂:30_50%。(按质量百分数)
[0028]LX-06涂料为由改性耐热环氧有机硅高分子合成树脂和耐热颜料、导热填料配制而成的单组份换热器专用涂料。采用LX-06涂层后的换热器，具有优良的耐酸、碱、油、化学品性能；大大提高换热器的耐腐蚀、耐冲刷性能，有效地提高换热器的使用寿命，减少了金属耗材，降低换热器的工业使用成本，显著降低了由于维修和更换等原因造成经济损失，提高生产效率，并降低由于换热器泄漏造成的环境污染等，具有良好的社会效益。
[0029]涂层技术参数:涂层外观:涂膜平整、均匀致密、光滑；颜色:钴绿色；耐热性能:150°C至350°C ;固化温度:180°C至200°C ;闪点:35°C ;漆膜厚度:30μmΧ6，总厚度≥150 μ m。
[0030]涂层施工要求:
[0031]①表面准备和处理:对金属表面应采用喷砂(丸)或其它机械方法除锈，使表面呈金属灰白色，采用化学处理时，需经除油、除锈、磷化、钝化、风干等步骤，务必提供良好表面；
[0032]②涂层总厚度参考范围值:≥ 150 μ m ;
[0033]③涂装方法:刷涂、喷涂、滚涂和灌涂方法均可，传热管3内宜采用灌涂法；传热管3外宜采用淋涂或喷涂法；管板5 (6)、管箱1、壳体2表面宜采用刷涂或喷涂法；
[0034]漆液粘度是按喷涂方法设计的，其它施工方法，只要根据经验用稀释剂调整粘度后即可使用；
[0035]④涂层固化:固化温度为180°C至200°C。
[0036]该种涂层的使用性能表如下表。
[0037]表一:
[0038]
【权利要求】
1.新型原料油顶循环油换热器，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，其特征是: 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。
2.根据权利要求1所述的新型原料油顶循环油换热器，其特征是:所述折流板为圆盘状结构切去一部分，而呈D字型且其残缺部分的径向长度为壳体内径的三分之一，相邻两折流板之间的间距为0.35至0.4倍壳体内径。
3.根据权利要求1或2所述的新型原料油顶循环油换热器，其特征是:在管程表面及壳程表面涂置LX-06防腐涂层，LX-06防腐涂层包括两层底漆涂层和三层面漆涂层。
4.根据权利要求3所述的新型原料油顶循环油换热器，其特征是:所述LX-06防腐涂层的涂层的总厚度小于150 μ m。
【文档编号】F28F11/02GK203595432SQ201320807020
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2013年12月10日 优先权日:2013年12月10日
【发明者】姬玉林, 吴振, 刘一总, 许山, 谢宗仁 申请人:山东蓝星清洗防腐公司