工业萘蒸馏系统冷却装置的改进

1、工业萘蒸馏系统冷却装置的改良0 引言安钢焦化厂 15 万 t/a 焦油加工装置 2005 年建成投产，配套 的 工业萘蒸馏系统采用双炉双塔连续常压蒸馏工艺流程， 见图 1。 经洗 涤工序碱洗脱酚的已洗混合酚， 经原料泵打入工业萘原料换 热器，与 精塔顶部采出的工业萘换热后进入初塔进行精馏， 别离 成酚油和萘洗 油。 初塔底部的萘洗油由初塔循环泵抽出， 一局部 经初炉加热后返回 初塔补充热量， 其余局部进入精塔。 精塔顶部 采出的工业萘进入工业 萘原料换热器与原料换热后进入工业萘 汽化器冷却， 冷却后进入工业 萘回流槽， 局部工业萘用泵打到精 塔顶部作为回流， 其余满流至工业 萘成品槽。 精塔底

2、部热油大部 分经精炉加热后返回精塔补充热量， 其 余局部采出即为洗油， 洗 油经冷却器冷却后进入洗油槽。1 存在的问题1.1 工业萘原料换热器管程与壳程串漏 工业萘原料换热器 采用固 定管板式换热器BGM汽相走壳程，液相走管程，两端封头内有隔板， 原料从进到出共需经过 6 个管程的距离。 这种 换热器结构简单， 两 端管板采用焊接方法与壳体连接固定， 由于 两个管板被换热管互相支 撑， 与其他管壳式换热器相比， 管板最 薄，不仅造价低而且每根管子 内侧都能进行清洗， 因而广泛应用 于介质温差不大的场合。由精塔顶 部采出的工业萘温度为220-222 C,由工业萘原料槽来的原料温度为80-90 C

3、，两介质换热，由于温差太大，造成管束与壳体产生不同的热膨胀，使换 热管与 管板的接口脱开,从而发生介质的泄漏。1.2 工业萘汽化器壳程堵塞 经过工业萘原料换热器换热后 的汽液 混合工业萘走汽化器下段的壳程, 长时间使用后, 发现壳 程被杂质严 重堵塞,见图 2,影响了工业萘在壳体内的流动性和 换热效果,造成工 业萘冷却后温度偏高。 在壳体上开口进行清理, 但由于壳程内管束为 三角形排列, 结构过于紧凑, 清洗效果不佳, 不能解决根本问题。 同 时,开口清理后的补焊过程对焊工技术要 求较高,反复开口清理,增加 了焊工劳动强度。1.3 精回流泵流量不稳定 由于工业萘冷却后温度偏高,在 精塔打 回流

4、操作过程中, 造成精回流泵发生汽蚀现象, 流量减小, 严重时甚 至产生断流, 极大地影响了精塔回流操作和塔顶温度控 制。2 改良措施2.1 改造工业萘原料换热器的结构型式2.1.1 改固定管板式换热器为 U 型管式换热器 BIU 为解决换 热器管束与壳体产生不同的热膨胀, 壳体热补偿性差易造成换热管与管板的接口脱开的问题, 将工业萘原料换热器 由固 定管板式换热器改为 U 型管式换热器。由于 U 型管式换热器 仅有一块 管板,它是将管子弯成 U 型,管子两端固定在同一块管 板上,壳体和管 子分开,管束可以自由伸缩,热补偿性能好,因 此不会因管壁、壳壁之 间的温度差而产生热应力,杜绝了管程、 壳

5、程介质间的串漏2.1.2 减少换热器管程程数 为解决换热器单程换热面积 大，温度 高的问题，对封头隔板结构进行改造，使管程由 6 程变 为 4 程，见图 3 ，改造后的封头结构形式缩短了原料在换热器中 的行程， 降低了传 热系数， 防止了原料换热后温度急剧升高且存 在温差大的弊病。2.2 改造工业萘汽化器结构型式2.2.1 改变换热管排列型式 为解决介质在壳程内流动空间 小，易 堵塞的问题， 将汽化器下段管束排列结构型式由三角形改 为正方形， 同时增大换热管间距，见图4。出于尽可能不需要重新浇筑设备根底和更改设备进、 出口管道的考虑， 设计时保持了 汽化 器外形尺寸不变。这样一来，重新排列后换

6、热管总数由 760 根减少到 708根，换热面积由110.9m2减小到104.15m2，但增 加了介质流动空间， 提高了换热效率，经核算，改造后的换热面 积仍能满足使用要求。2.2.2 在壳体上增加清理口 为解决定期清理壳程内杂质需 要反复 开口的问题， 在汽化段筒体上增加两个清理孔， 用法兰盖 密封。清理 时只需将法兰盖卸下，用高压水射流清洗即可完成，操作简单易行。3 改造效果 以上改造完成后，经过一段时间的观察使用，生产稳 定，产 量提高，以前的弊病完全解决。温度监控显示， 通过工业萘原料换热器热交换后， 原料温 度 由80C提高到180C，汽相工业萘由220C降至170C，大大 降低了初 炉的炉膛温度、 烟囱温度及工业萘汽化器的热负荷。 工业萘介质在汽化段流动空间增大， 加上定期对壳程内部进行清 理，延缓了杂质对 壳程的堵塞，延长了设备的使用寿命。汽相工业萘经过工业萘原料换热器换热， 再经汽化器冷