具有高流速和高换热能力的入塔气预热器的制作方法

本实用新型属于预热技术领域，具体涉及一种具有高流速和高换热能力的入塔气预热器。

背景技术：

目前，在甲醇合成工艺中，入塔气预热器安装于甲醇合成塔的前端，合成气经入塔气预热器预热升温后，流入到甲醇合成塔中进行化学反应制备甲醇气体。

现有技术中，入塔气预热器的换热管内热介质流速较低，容易产生羰基化合物，加剧换热管内壁结蜡；又由于进入到换热管的热介质常携带有催化剂粉尘，因此，易使换热管内壁形成污垢，从而导致入塔气预热器的换热效率大幅度下降，不利于后续甲醇合成工艺。

技术实现要素：

针对现有技术存在的缺陷，本实用新型提供一种具有高流速和高换热能力的入塔气预热器，可有效解决上述问题。

本实用新型采用的技术方案如下：

本实用新型提供一种具有高流速和高换热能力的入塔气预热器，包括外壳主体(1)以及分别装配于所述外壳主体(1)两个端面的上封头(2)和下封头(3)；所述外壳主体(1)的底部连通有壳程进口(4)，所述外壳主体(1)的顶部连通有壳程出口(5)；所述上封头(2)和所述外壳主体(1)相交的端面装配有上安装板(6)；所述下封头(3)和所述外壳主体(1)相交的端面装配有下安装板(7)；在所述上安装板(6)和所述下安装板(7)之间固定安装有若干个换热管(8)；另外，所述上封头(2)开设有与上封头腔体连通的管程进口(9)，所述下封头(3)开设有与下封头腔体连通的管程出口(10)；

另外，每个所述换热管(8)的腔体还安装有麻花铁(11)。

优选的，所述麻花铁(11)的两端延伸到所述换热管(8)的外部，而位于对应的封头腔体中。

优选的，所述换热管采用外径19毫米、管厚2毫米的换热管；

所述麻花铁(11)尺寸为：112mm时达到360⁰圆周，其直径为14毫米，麻花铁的厚度为1mm，麻花铁的长度伸出换热管两端各15mm。

优选的，在所述上封头(2)的上方以及所述下封头(3)的下方分别固定安装有上麻花铁固定板和下麻花铁固定板；

所述上麻花铁固定板和所述下麻花铁固定板均匀分布有若干个安装孔；麻花铁的端面穿过对应的安装孔，并且所述安装孔点焊固定。

本实用新型提供的具有高流速和高换热能力的入塔气预热器具有以下优点：

(1)增加流体流速和增强换热效果明显：

(2)避免了产生羰基化合物，减少了装置结蜡机率，减少了在线煮蜡的次数，提高装置产能，并且提升生产效率，降低了消耗。

(3)此装备结构简单，实用性较强。

附图说明

图1为本实用新型提供的入塔气预热器和甲醇合成塔的连接关系示意图；

图2为本实用新型提供的入塔气预热器的结构剖面示意图；

图3为本实用新型提供的麻花铁和换热管之间装配关系示意图；

图4为本实用新型提供的麻花铁的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

结合图2，本实用新型提供的具有高流速和高换热能力的入塔气预热器，包括外壳主体1以及分别装配于外壳主体1两个端面的上封头2和下封头3；外壳主体1的底部连通有壳程进口4，外壳主体1的顶部连通有壳程出口5；上封头2和外壳主体1相交的端面装配有上安装板6；下封头3和外壳主体1相交的端面装配有下安装板7；在上安装板6和下安装板7之间固定安装有若干个换热管8；另外，上封头2开设有与上封头腔体连通的管程进口9，下封头3开设有与下封头腔体连通的管程出口10；另外，每个换热管8的腔体还安装有麻花铁11。麻花铁11的两端延伸到换热管8的外部，而位于对应的封头腔体中。

换热器因设计时换热管的直径设计过大时，在流量一定的情况下，会导致换热管内介质流速过低，使换热器换热效果低下，采用在换热管中增加麻花铁的方法，可在流量一定的情况下提高介质流速，提升换热器的换热效率；另外，还可以让流体与换热管充分接触，避免在换热器内形成死区，保证流体流到换热管的每一个地方。

麻花铁的尺寸技术参数要求比较严格，直接影响换热器的换热效果，并且影响麻花铁的使用周期或寿命。麻花铁的尺寸要求主要是：保证换热器的换热面积不受影响，充分考虑换热器的余量，考虑换热器的换热效率的提升状况而进行设计麻花的圆周要求。根据方便安装等要求设计麻花铁的直径。根据介质的化学特性而设计其厚度。为了方便安装和固定来确定麻花铁的长度、固定孔直径和固定件的直径。

具体的，麻花铁的直径通常比换热管直径小0.8-1.0mm，操作压力在5.0-5.5MPa时麻花铁的厚度一般为0.8-1.5mm，麻花铁两端固定孔的直径通常为3-5，其固定件的直径比固定孔的直径小0.2mm左右，安装牢固并且不活动，在安装孔和固定件处用点焊适当点焊。

作为一种优选方式，当换热管采用外径19毫米、管厚2毫米的换热管时，麻花铁11尺寸为：112mm时达到360⁰圆周，其直径为14毫米，麻花铁的厚度为1mm，麻花铁的长度伸出换热管两端各15mm。

麻花铁可通过麻花铁固定板装配，如图4所示，为麻花铁固定板结构示意图，其具体装配结构为：在上封头2的上方以及下封头3的下方分别固定安装有上麻花铁固定板和下麻花铁固定板；上麻花铁固定板和下麻花铁固定板均匀分布有若干个安装孔；麻花铁的端面穿过对应的安装孔，并且安装孔点焊固定。采用该种安装方式，具有麻花铁易装配的优点。

参考图1，介绍本实用新型提供的入塔气预热器和甲醇合成塔的联合应用场景：

入塔气预热器主要有4个管口，分别为N1、N2、N3和N4管口，N1为出塔合成气入口，N2为出塔合成气出口，N3为入塔合成气入口，N4为入塔合成气出口。具体工艺流程为：系统来的合成气首先从N3进入入塔预热器的壳程，吸热后从N4口出来进入甲醇合成塔，在甲醇合成塔内部发生化学反应，制备甲醇气体，由于此处的化学反应为放热反应，因此，甲醇合成塔从N6管口排出的合成气温度上升，返流到入塔气预热器的管程，作为热介质与入塔合成气进行热交换，提高甲醇合成塔入口合成气温度。其中，对于甲醇合成塔排出的合成气，流入到入塔气预热器的管程时，换热管内安装麻花铁，并将麻花铁的两端用2.6-2.8左右的不锈钢棒点焊固定，在流量一定的情况下，由于安装麻花铁，导致内部换热管有效空间变小，提高此股合成气在换热管内的流速，增强入塔预热器的换热效率，可以达到两股气体充分热交换，使N4口出来的合成气温度尽可能的提高，防止在换热管内腔产生羰基化合物，避免了换热管内腔结蜡。

经计算，本实用新型提供的具有高流速和高换热能力的入塔气预热器，在换热管内安装麻花铁后，流体的流速大大提高。入塔塔气预热器采用盘环形折流流板，并且此换热器没有人孔，在安装时需要切割设备封头进行安装，麻花铁的设计、制造和固定详见附图。麻花铁安装完成后要对设备进行探伤等处理。

本实用新型提供的具有高流速和高换热能力的入塔气预热器，具有以下优点：

(1)增加流体流速和增强换热效果明显：

在换热管内安装麻花铁后，可以大大提高的流体的流速，避免流体在换热管内存在死区滞留，使流体充分换热，提高换热器的换热效率，改善操作性能，入塔气预热器出塔合成气出口(N4)温度可提高8℃左右，提高的温度要根据实际负荷进行核算，不同负荷提高的温度不同。

(2)避免了产生羰基化合物，减少了装置结蜡机率，减少了在线煮蜡的次数，提高装置产能，并且提升生产效率，降低了消耗。

(3)此装备结构简单，实用性较强。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本实用新型的保护范围。