适用于高氯原料油加工的加氢反应流出物空冷器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种适用于高氯原料油加工的加氢反应流出物空冷器。第一和第二管箱通过并列的第一和第二排管束相连通，第二和第三管箱之间通过第一孔板联通，第三和第四管箱通过并列的第三排和第四排管束相联通，第四和第五管箱之间通过第二孔板联通，第五和第六管箱通过并列的第五排和第六排管束相连通；在第一排和第二排管束孔内，均固接有扭曲片；第一管箱与入口法兰连接，第六管箱与出口法兰连接；六根管束外侧均设置有散热片。本发明强化反应流出物的油-气-水三相流的紊流混合效果，避免分层流动，充分洗涤高氯原料油加工过程中加氢反应流出物中结晶的铵盐颗粒，避免铵盐沉积及垢下腐蚀，延长加氢反应流出物空冷器的安全运行周期和使用寿命。
【专利说明】适用于高氯原料油加工的加氢反应流出物空冷器
【技术领域】
[0001]本发明涉及加氢反应流出物空冷器，具体的说是涉及一种适用于高氯原料油加工的加氢反应流出物空冷器。
【背景技术】
[0002]石油化工是国民经济的支柱产业，随着石油资源的进一步枯竭，原油本身所含及开采、输运过程中添加的有机氯化物含量迅速增加，对炼油装置腐蚀、产品质量带来了严重影响。其中铵盐(NH4Cl)结晶沉积及垢下腐蚀是高氯原料油(氯含量>1 ppm)加工过程中最为普遍的失效现象，对装置的长周期安稳运行产生了严重影响。特别是加氢反应流出物空冷器系统(Reactor Effluent Air Coolers,简称REAC)在油、气、水多相流输送中由于多相的分层流动极易产生铵盐结晶堵塞及垢下腐蚀失效，已成为制约加氢装置长周期安全运行的重要障碍。例如:2013年6月，受高氯油加工的影响我国数十家炼油厂的柴油、汽油、航煤油加氢反应流出物空冷器、换热器系统发生了铵盐沉积堵管及垢下腐蚀引起的设备管束泄露事故，造成了多次非计划停工，严重影响了企业的经济效益。
[0003]大量失效案例分析表明:加氢REAC管束内的铵盐沉积及垢下腐蚀与管束内的多相流流动状态密切相关。因为高氯原料油中含有较多的氯、氮等杂原子，经加氢反应后转会变为HCl和NH3,随多相流进入冷换设备冷却过程中，会在气相中发生结晶反应，生成的NH4Cl会直接由气相冷凝成固态晶体，在缺少液态水的情况下会迅速堵塞管束。REAC的前两排管束往往涵盖了 NH4Cl结晶的温度范围，是最易发生氯化铵沉积及垢下腐蚀的危险区域。为避免铵盐堵塞管束通常需在REAC上游注水以洗涤结晶的铵盐。但由于油、气、水三相流的密度、粘度等物理性质不同使其流动状况差别很大，进入空冷管束后在重力作用的影响下产生三相分层的现象，使气相中的铵盐不能被充分的洗涤而沉积在管束表面对材料产生强烈的垢下腐蚀，当铵盐累计达到一定量时还会发生管束堵塞现象。
[0004]因此，为保证高氯原料油加工过程中结晶的铵盐颗粒充分被洗涤，强化混合避免油-气-水三相的分层流动是解决该类问题的关键。目前，石化行业多采用在空冷器入口管道增加静态混合器或管箱内增设分配板的方式，强化油-气-水三相的混合。该类做法仅能增加多相流在各管束内的平衡分布，多相流进入空冷管束后流体湍动能迅速降低，仍然会出现多相流分层现象，不但起不到较好的洗涤铵盐的效果，而且会带来系统压力损失增大、设备制造成本增加等问题。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种适用于高氯原料油加工的加氢反应流出物空冷器，有效避免多相流输送过程中铵盐沉积堵塞及垢下腐蚀问题，显著提升加氢空冷器系统在劣质油加工过程中的适应性的，延长设备的安全、稳定、长周期运行。
[0006]为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是:
本发明包括入口法兰、出口法兰、第一管箱、第二管箱、第三管箱、第四管箱、第五管箱、第六管箱、第一排管束、第二排管束、第三排管束、第四排管束、第五排管束、第六排管束、第一孔板、第二孔板、第一扭曲片和第二扭曲片；第一管箱和第二管箱通过并列布置的第一排管束和第二排管束相连通，第二管箱和第三管箱之间通过第一孔板相联通，第三管箱和第四管箱通过并列布置的第三排管束和第四排管束相联通，第四管箱和第五管箱之间通过第二孔板相联通，第五管箱和第六管箱通过并列布置的第五排管束和第六排管束相连通；在第一排管束和第二排管束沿轴向的整条孔道内，均固定有扭曲片；第一管箱与入口法兰连接，第六管箱与出口法兰连接；位于六个管箱外的六排管束外侧均设置有散热翅片。
[0007]所述扭曲片以两片为一组，以此类推扭曲片固接在第一排管束与第二排管束孔内；即第一扭曲片和第二扭曲片的结构均为以与平板最长边相垂直的面为起始面沿最长边扭曲180°构成，第一扭曲片和第二扭曲片相邻两扭曲片之间联接的两个连接面均以垂直交叉的方式安装并通过焊接固定。
[0008]所述六排管束的进、出口端均通过胀接加外焊的方式与各自管箱相连接。
[0009]本发明具有的有益效果是:
本发明的一种适用于高氯原料油加工的加氢反应流出物空冷器，所述的高氯原料油是指氯含量大于I ppm的原油品种。本发明通过在前两排空冷器管束内嵌入交错布置的扭曲片，增加油、气、水三相流之间的紊流效应以达到多相流之间的充分混合，充分洗涤NH4Cl和NH4HS等铵盐避免产生沉积及垢下腐蚀，有效延长加氢反应流出物空冷器的使用寿命。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1是本发明的结构原理示意图。
[0011]图2是内嵌扭曲片空冷管束的局部放大图。
[0012]图3是扭曲片未扭曲前的平板结构俯视图。
[0013]图4是扭曲片扭曲加工后的俯视图。
[0014]图5是相邻扭曲片间垂直交错布置三维示意图。
[0015]图中:1、入口法兰；2、出口法兰；3、第一管箱；4、第二管箱；5、第三管箱；6、第四管箱；7、第五管箱；8、第六管箱；9、第一孔板；10、第二孔板；11、第一排管束；12、第二排管束；13、第三排管束；14、第四排管束；15、第五排管束；16、第六排管束；17、第一扭曲片；18、第二扭曲片；19、第三扭曲片；20、平板。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0017]如图1、图2所示，本发明包括入口法兰1、出口法兰2、第一管箱3、第二管箱4、第三管箱5、第四管箱6、第五管箱7、第六管箱8、第一排管束11、第二排管束12、第三排管束13、第四排管束14、第五排管束15、第六排管束16、第一孔板9、第二孔板10、第一扭曲片17和第二扭曲片18 ;第一管箱3和第二管箱4通过并列布置的第一排管束11和第二排管束12相连通，第二管箱4和第三管箱5之间通过第一孔板9相联通，第三管箱5和第四管箱6通过并列布置的第三排管束13和第四排管束14相联通，第四管箱6和第五管箱7之间通过第二孔板10相联通，第五管箱7和第六管箱8通过并列布置的第五排管束15和第六排管束16相连通；在第一排管束11和第二排管束12沿轴向的整条孔道内，均固定有扭曲片；第一管箱3与入口法兰I连接，第六管箱8与出口法兰2连接；位于六个管箱外的六排管束外侧均设置有散热翅片。
[0018]如图2所示，所述扭曲片以两片为一组，以此类推扭曲片固接在第一排管束11与第二排管束12孔内；即第一扭曲片17和第二扭曲片18的结构均为以与平板20最长边相垂直的面为起始面沿最长边扭曲180°构成，第一扭曲片17、第二扭曲片18和第三扭曲片19 (即重复第一扭曲片)相邻两扭曲片之间联接的两个连接面均以垂直交叉的方式安装并通过焊接固定。
[0019]所述六排管束的进、出口端均通过胀接加外焊的方式与各自管箱相连接。
[0020]如图3所示，是扭曲片未扭曲前的平板20的结构图，平板的20的结构尺寸控制在长度大于宽度，由长和宽组成的平面沿宽度的垂直平分线两侧。如图4所示，为扭曲片扭曲后的效果示意图，扭曲成型的步骤为:以与平板20最长边相垂直的面为初始面，即以边长AC和平板20厚度组成的面为起始面，延平板20长度方向AB扭曲180°形成，扭曲成型后的扭曲片沿平板长度的垂直平分线对称，垂直平分线通过图3中的O点。
[0021]图5为扭曲片加工成型后，垂直交叉排布的三维示意图，第一扭曲片17、第二扭曲片18与第三扭曲片19 (即重复第一扭曲片)相邻两扭曲片之间均以两个连接面90°垂直交叉的方式通过焊接固定。
[0022]本发明的具体工艺过程是:
对于适用于高氯原料油加工的加氢反应流出物空冷器，根据工艺的不同，系统压力、介质温度、多相流介质组成都会有变化。通常整个加氢系统压力约为11.2 MPa，入口法兰I的多相流介质温度约为160°C，气相体积分数>80%，水相体积分数〈5%，多相流混合速度约为5 m/s。根据NH4Cl和NH4HS的物理化学性质可知，随着多相流介质温度的降低，NH4Cl和NH4HS会直接从气相中冷凝成为固相，在入口法兰I之前由于温度较高(>100°C)，水相分数低且主要为气相，在第一排管束11、第二排管束12缺少液态水的情况下，NH4Cl和NH4HS结晶沉积会迅速堵塞管束，造成偏流或垢下腐蚀穿孔。因此，本发明的具体过程是油、气、水多相流体介质经入口法兰I进入第一管箱3后进入外侧带有散热翅片的第一排管束11与第二排管束12与外界空气进行换热冷却，同时经过第一扭曲片17、第二扭曲片18、第三扭曲片19等组成的扭曲片组提高油、气、水三相流之间的紊流效应，实现油-气-水三相流之间的充分混合，充分溶解洗涤掉在冷却过程中结晶的铵盐(NH4HS)颗粒。而后依次通过第二管箱4、第三管箱5、第三排管束13和第四排管束14、第四管箱6、第五管箱7、第五排管束15和第六排管束16、第六管箱8完成换热过程后从出口法兰2流出。
[0023]上述【具体实施方式】用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种适用于高氯原料油加工的加氢反应流出物空冷器，其特征在于:包括入口法兰(I)、出口法兰(2)、第一管箱(3)、第二管箱(4)、第三管箱(5)、第四管箱(6)、第五管箱(7)、第六管箱(8)、第一排管束(11)、第二排管束(12)、第三排管束(13)、第四排管束(14)、第五排管束(15)、第六排管束(16)、第一孔板(9)、第二孔板(10)、第一扭曲片(17)和第二扭曲片(18);第一管箱(3)和第二管箱(4)通过并列布置的第一排管束(11)和第二排管束(12)相连通，第二管箱(4)和第三管箱(5)之间通过第一孔板(9)相联通，第三管箱(5)和第四管箱(6)通过并列布置的第三排管束(13)和第四排管束(14)相联通，第四管箱(6)和第五管箱(7)之间通过第二孔板(10)相联通，第五管箱(7)和第六管箱(8)通过并列布置的第五排管束(15)和第六排管束(16)相连通；在第一排管束(11)和第二排管束(12)沿轴向的整条孔道内，均固定有扭曲片；第一管箱(3)与入口法兰(I)连接，第六管箱(8)与出口法兰(2)连接；位于六个管箱外的六排管束外侧均设置有散热翅片。
2.根据权利要求1所述的一种适用于高氯原料油加工的加氢反应流出物空冷器，其特征在于:所述扭曲片以两片为一组，以此类推扭曲片固接在第一排管束(11)与第二排管束(12)孔内；即第一扭曲片(17)和第二扭曲片(18)的结构均为以与平板(20)最长边相垂直的面为起始面沿最长边扭曲180°构成，第一扭曲片(17)和第二扭曲片(18)相邻两扭曲片之间联接的两个连接面均以垂直交叉的方式安装并通过焊接固定。
3.根据权利要求1所述的一种适用于高氯原料油加工的加氢反应流出物空冷器，其特征在于:所述六排管束的进、出口端均通过胀接加外焊的方式与各自管箱相连接。
【文档编号】F28F9/24GK103808165SQ201410056114
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2014年2月19日 优先权日:2014年2月19日
【发明者】偶国富, 王宽心, 金浩哲 申请人:浙江理工大学