適用于高氯原料油加工的加氫反應(yīng)流出物空冷器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種適用于高氯原料油加工的加氫反應(yīng)流出物空冷器。第一和第二管箱通過并列的第一和第二排管束相連通，第二和第三管箱之間通過第一孔板聯(lián)通，第三和第四管箱通過并列的第三排和第四排管束相聯(lián)通，第四和第五管箱之間通過第二孔板聯(lián)通，第五和第六管箱通過并列的第五排和第六排管束相連通；在第一排和第二排管束孔內(nèi)，均固接有扭曲片；第一管箱與入口法蘭連接，第六管箱與出口法蘭連接；六根管束外側(cè)均設(shè)置有散熱片。本發(fā)明強(qiáng)化反應(yīng)流出物的油-氣-水三相流的紊流混合效果，避免分層流動(dòng)，充分洗滌高氯原料油加工過程中加氫反應(yīng)流出物中結(jié)晶的銨鹽顆粒，避免銨鹽沉積及垢下腐蝕，延長(zhǎng)加氫反應(yīng)流出物空冷器的安全運(yùn)行周期和使用壽命。
【專利說明】適用于高氯原料油加工的加氫反應(yīng)流出物空冷器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及加氫反應(yīng)流出物空冷器，具體的說是涉及一種適用于高氯原料油加工的加氫反應(yīng)流出物空冷器。
【背景技術(shù)】
[0002]石油化工是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，隨著石油資源的進(jìn)一步枯竭，原油本身所含及開采、輸運(yùn)過程中添加的有機(jī)氯化物含量迅速增加，對(duì)煉油裝置腐蝕、產(chǎn)品質(zhì)量帶來了嚴(yán)重影響。其中銨鹽(NH4Cl)結(jié)晶沉積及垢下腐蝕是高氯原料油(氯含量>1 ppm)加工過程中最為普遍的失效現(xiàn)象，對(duì)裝置的長(zhǎng)周期安穩(wěn)運(yùn)行產(chǎn)生了嚴(yán)重影響。特別是加氫反應(yīng)流出物空冷器系統(tǒng)(Reactor Effluent Air Coolers,簡(jiǎn)稱REAC)在油、氣、水多相流輸送中由于多相的分層流動(dòng)極易產(chǎn)生銨鹽結(jié)晶堵塞及垢下腐蝕失效，已成為制約加氫裝置長(zhǎng)周期安全運(yùn)行的重要障礙。例如:2013年6月，受高氯油加工的影響我國(guó)數(shù)十家煉油廠的柴油、汽油、航煤油加氫反應(yīng)流出物空冷器、換熱器系統(tǒng)發(fā)生了銨鹽沉積堵管及垢下腐蝕引起的設(shè)備管束泄露事故，造成了多次非計(jì)劃停工，嚴(yán)重影響了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。
[0003]大量失效案例分析表明:加氫REAC管束內(nèi)的銨鹽沉積及垢下腐蝕與管束內(nèi)的多相流流動(dòng)狀態(tài)密切相關(guān)。因?yàn)楦呗仍嫌椭泻休^多的氯、氮等雜原子，經(jīng)加氫反應(yīng)后轉(zhuǎn)會(huì)變?yōu)镠Cl和NH3,隨多相流進(jìn)入冷換設(shè)備冷卻過程中，會(huì)在氣相中發(fā)生結(jié)晶反應(yīng)，生成的NH4Cl會(huì)直接由氣相冷凝成固態(tài)晶體，在缺少液態(tài)水的情況下會(huì)迅速堵塞管束。REAC的前兩排管束往往涵蓋了 NH4Cl結(jié)晶的溫度范圍，是最易發(fā)生氯化銨沉積及垢下腐蝕的危險(xiǎn)區(qū)域。為避免銨鹽堵塞管束通常需在REAC上游注水以洗滌結(jié)晶的銨鹽。但由于油、氣、水三相流的密度、粘度等物理性質(zhì)不同使其流動(dòng)狀況差別很大，進(jìn)入空冷管束后在重力作用的影響下產(chǎn)生三相分層的現(xiàn)象，使氣相中的銨鹽不能被充分的洗滌而沉積在管束表面對(duì)材料產(chǎn)生強(qiáng)烈的垢下腐蝕，當(dāng)銨鹽累計(jì)達(dá)到一定量時(shí)還會(huì)發(fā)生管束堵塞現(xiàn)象。
[0004]因此，為保證高氯原料油加工過程中結(jié)晶的銨鹽顆粒充分被洗滌，強(qiáng)化混合避免油-氣-水三相的分層流動(dòng)是解決該類問題的關(guān)鍵。目前，石化行業(yè)多采用在空冷器入口管道增加靜態(tài)混合器或管箱內(nèi)增設(shè)分配板的方式，強(qiáng)化油-氣-水三相的混合。該類做法僅能增加多相流在各管束內(nèi)的平衡分布，多相流進(jìn)入空冷管束后流體湍動(dòng)能迅速降低，仍然會(huì)出現(xiàn)多相流分層現(xiàn)象，不但起不到較好的洗滌銨鹽的效果，而且會(huì)帶來系統(tǒng)壓力損失增大、設(shè)備制造成本增加等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種適用于高氯原料油加工的加氫反應(yīng)流出物空冷器，有效避免多相流輸送過程中銨鹽沉積堵塞及垢下腐蝕問題，顯著提升加氫空冷器系統(tǒng)在劣質(zhì)油加工過程中的適應(yīng)性的，延長(zhǎng)設(shè)備的安全、穩(wěn)定、長(zhǎng)周期運(yùn)行。
[0006]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
本發(fā)明包括入口法蘭、出口法蘭、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過并列布置的第一排管束和第二排管束相連通，第二管箱和第三管箱之間通過第一孔板相聯(lián)通，第三管箱和第四管箱通過并列布置的第三排管束和第四排管束相聯(lián)通，第四管箱和第五管箱之間通過第二孔板相聯(lián)通，第五管箱和第六管箱通過并列布置的第五排管束和第六排管束相連通；在第一排管束和第二排管束沿軸向的整條孔道內(nèi)，均固定有扭曲片；第一管箱與入口法蘭連接，第六管箱與出口法蘭連接；位于六個(gè)管箱外的六排管束外側(cè)均設(shè)置有散熱翅片。
[0007]所述扭曲片以兩片為一組，以此類推扭曲片固接在第一排管束與第二排管束孔內(nèi)；即第一扭曲片和第二扭曲片的結(jié)構(gòu)均為以與平板最長(zhǎng)邊相垂直的面為起始面沿最長(zhǎng)邊扭曲180°構(gòu)成，第一扭曲片和第二扭曲片相鄰兩扭曲片之間聯(lián)接的兩個(gè)連接面均以垂直交叉的方式安裝并通過焊接固定。
[0008]所述六排管束的進(jìn)、出口端均通過脹接加外焊的方式與各自管箱相連接。
[0009]本發(fā)明具有的有益效果是:
本發(fā)明的一種適用于高氯原料油加工的加氫反應(yīng)流出物空冷器，所述的高氯原料油是指氯含量大于I ppm的原油品種。本發(fā)明通過在前兩排空冷器管束內(nèi)嵌入交錯(cuò)布置的扭曲片，增加油、氣、水三相流之間的紊流效應(yīng)以達(dá)到多相流之間的充分混合，充分洗滌NH4Cl和NH4HS等銨鹽避免產(chǎn)生沉積及垢下腐蝕，有效延長(zhǎng)加氫反應(yīng)流出物空冷器的使用壽命。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0011]圖2是內(nèi)嵌扭曲片空冷管束的局部放大圖。
[0012]圖3是扭曲片未扭曲前的平板結(jié)構(gòu)俯視圖。
[0013]圖4是扭曲片扭曲加工后的俯視圖。
[0014]圖5是相鄰扭曲片間垂直交錯(cuò)布置三維示意圖。
[0015]圖中:1、入口法蘭；2、出口法蘭；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。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0017]如圖1、圖2所示，本發(fā)明包括入口法蘭1、出口法蘭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通過并列布置的第一排管束11和第二排管束12相連通，第二管箱4和第三管箱5之間通過第一孔板9相聯(lián)通，第三管箱5和第四管箱6通過并列布置的第三排管束13和第四排管束14相聯(lián)通，第四管箱6和第五管箱7之間通過第二孔板10相聯(lián)通，第五管箱7和第六管箱8通過并列布置的第五排管束15和第六排管束16相連通；在第一排管束11和第二排管束12沿軸向的整條孔道內(nèi)，均固定有扭曲片；第一管箱3與入口法蘭I連接，第六管箱8與出口法蘭2連接；位于六個(gè)管箱外的六排管束外側(cè)均設(shè)置有散熱翅片。
[0018]如圖2所示，所述扭曲片以兩片為一組，以此類推扭曲片固接在第一排管束11與第二排管束12孔內(nèi)；即第一扭曲片17和第二扭曲片18的結(jié)構(gòu)均為以與平板20最長(zhǎng)邊相垂直的面為起始面沿最長(zhǎng)邊扭曲180°構(gòu)成，第一扭曲片17、第二扭曲片18和第三扭曲片19 (即重復(fù)第一扭曲片)相鄰兩扭曲片之間聯(lián)接的兩個(gè)連接面均以垂直交叉的方式安裝并通過焊接固定。
[0019]所述六排管束的進(jìn)、出口端均通過脹接加外焊的方式與各自管箱相連接。
[0020]如圖3所示，是扭曲片未扭曲前的平板20的結(jié)構(gòu)圖，平板的20的結(jié)構(gòu)尺寸控制在長(zhǎng)度大于寬度，由長(zhǎng)和寬組成的平面沿寬度的垂直平分線兩側(cè)。如圖4所示，為扭曲片扭曲后的效果示意圖，扭曲成型的步驟為:以與平板20最長(zhǎng)邊相垂直的面為初始面，即以邊長(zhǎng)AC和平板20厚度組成的面為起始面，延平板20長(zhǎng)度方向AB扭曲180°形成，扭曲成型后的扭曲片沿平板長(zhǎng)度的垂直平分線對(duì)稱，垂直平分線通過圖3中的O點(diǎn)。
[0021]圖5為扭曲片加工成型后，垂直交叉排布的三維示意圖，第一扭曲片17、第二扭曲片18與第三扭曲片19 (即重復(fù)第一扭曲片)相鄰兩扭曲片之間均以兩個(gè)連接面90°垂直交叉的方式通過焊接固定。
[0022]本發(fā)明的具體工藝過程是:
對(duì)于適用于高氯原料油加工的加氫反應(yīng)流出物空冷器，根據(jù)工藝的不同，系統(tǒng)壓力、介質(zhì)溫度、多相流介質(zhì)組成都會(huì)有變化。通常整個(gè)加氫系統(tǒng)壓力約為11.2 MPa，入口法蘭I的多相流介質(zhì)溫度約為160°C，氣相體積分?jǐn)?shù)>80%，水相體積分?jǐn)?shù)〈5%，多相流混合速度約為5 m/s。根據(jù)NH4Cl和NH4HS的物理化學(xué)性質(zhì)可知，隨著多相流介質(zhì)溫度的降低，NH4Cl和NH4HS會(huì)直接從氣相中冷凝成為固相，在入口法蘭I之前由于溫度較高(>100°C)，水相分?jǐn)?shù)低且主要為氣相，在第一排管束11、第二排管束12缺少液態(tài)水的情況下，NH4Cl和NH4HS結(jié)晶沉積會(huì)迅速堵塞管束，造成偏流或垢下腐蝕穿孔。因此，本發(fā)明的具體過程是油、氣、水多相流體介質(zhì)經(jīng)入口法蘭I進(jìn)入第一管箱3后進(jìn)入外側(cè)帶有散熱翅片的第一排管束11與第二排管束12與外界空氣進(jìn)行換熱冷卻，同時(shí)經(jīng)過第一扭曲片17、第二扭曲片18、第三扭曲片19等組成的扭曲片組提高油、氣、水三相流之間的紊流效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)油-氣-水三相流之間的充分混合，充分溶解洗滌掉在冷卻過程中結(jié)晶的銨鹽(NH4HS)顆粒。而后依次通過第二管箱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完成換熱過程后從出口法蘭2流出。
[0023]上述【具體實(shí)施方式】用來解釋說明本發(fā)明，而不是對(duì)本發(fā)明進(jìn)行限制，在本發(fā)明的精神和權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)，對(duì)本發(fā)明作出的任何修改和改變，都落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種適用于高氯原料油加工的加氫反應(yīng)流出物空冷器，其特征在于:包括入口法蘭(I)、出口法蘭(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)通過并列布置的第一排管束(11)和第二排管束(12)相連通，第二管箱(4)和第三管箱(5)之間通過第一孔板(9)相聯(lián)通，第三管箱(5)和第四管箱(6)通過并列布置的第三排管束(13)和第四排管束(14)相聯(lián)通，第四管箱(6)和第五管箱(7)之間通過第二孔板(10)相聯(lián)通，第五管箱(7)和第六管箱(8)通過并列布置的第五排管束(15)和第六排管束(16)相連通；在第一排管束(11)和第二排管束(12)沿軸向的整條孔道內(nèi)，均固定有扭曲片；第一管箱(3)與入口法蘭(I)連接，第六管箱(8)與出口法蘭(2)連接；位于六個(gè)管箱外的六排管束外側(cè)均設(shè)置有散熱翅片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于高氯原料油加工的加氫反應(yīng)流出物空冷器，其特征在于:所述扭曲片以兩片為一組，以此類推扭曲片固接在第一排管束(11)與第二排管束(12)孔內(nèi)；即第一扭曲片(17)和第二扭曲片(18)的結(jié)構(gòu)均為以與平板(20)最長(zhǎng)邊相垂直的面為起始面沿最長(zhǎng)邊扭曲180°構(gòu)成，第一扭曲片(17)和第二扭曲片(18)相鄰兩扭曲片之間聯(lián)接的兩個(gè)連接面均以垂直交叉的方式安裝并通過焊接固定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于高氯原料油加工的加氫反應(yīng)流出物空冷器，其特征在于:所述六排管束的進(jìn)、出口端均通過脹接加外焊的方式與各自管箱相連接。
【文檔編號(hào)】F28F9/24GK103808165SQ201410056114
【公開日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2014年2月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月19日
【發(fā)明者】偶國(guó)富, 王寬心, 金浩哲 申請(qǐng)人:浙江理工大學(xué)