[实用新型]L型三联换热器结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于乙苯脱氢制苯乙烯反应器高温出料的余热回收换热器，尤其涉及该回收中的第一余热回收换热器的结构。

背景技术

苯乙烯是一种重要的的化工原料，广泛用于制造聚苯乙烯、工程塑料、丁苯橡胶等。生产苯乙烯主要通过乙苯在水蒸气存在的情况下，经催化脱氢制备苯乙烯。由于反应温度较高，反应器出口的高温物料(540～600℃)需要设置废热换热器以回收高温热量。通常采用三级余热回收换热器，回收不同温度等级的余热。为了减小压降损失，三级余热回收换热器采用三台列管式换热器串联组合成一体。由于第一级余热回收换热器管程和壳程的温差较大，应力条件苛刻，现有技术中采用的技术为以下三种方案：

由图1A、图1B、图1C可见(图中：第一级换热器A、第二级换热器B、第三级换热器C、固定管板1、管束2、壳程筒体3、浮动管板4、填料5、压紧环6、鞍座7)：第一级换热器管束的一端设计为滑动管板，以解决由于换热器管程与壳程的较大温差造成管束与壳体轴向膨胀量不一致而引起的相对位移问题。但由于卧式换热器的管束的重力方向与热膨胀的方向互成90度，且滑动管板与壳体之间用填料密封相隔，在管束受热膨胀位移时，管束的自重通过管板底部及密封填料传递到筒体上，使管板下部与筒体之间产生很大的摩擦力，阻碍管束的位移，造成管板上下位移不一致，管板倾斜，严重时会拉坏换热管，从而导致换热器管程与壳程之间泄漏。

换热器总长度较长，以年产6~10万吨苯乙烯装置为例，三级余热回收换热器总长度约为25米。卧式安放时，若采用两个鞍式支座双支点支承，则两支座之间的跨度大，导致筒体产生过度变形及较大应力；由于总质量大，滑动支座位移困难，也会增加筒体的轴向应力；若采用三个以上鞍式支座多支点支承，由于换热器沿轴向温度差别较大，且第一级与二、三级换热器的材质不同，各支点上的筒体垂直膨胀量不一样，各支点受力不均匀而产生的静不定矛盾会比较突出。

由图2A、图2B可见(图中：第一级换热器D、第二级换热器E、第三级换热器F、上固定管板10、多波膨胀节20、管束30、壳程筒体40、下固定管板50、多波膨胀节20、单波膨胀节70、裙座80)：第一级换热器管程和壳程由于温差而产生的应力通过设置在壳程筒体上的膨胀节吸收。但由于换热器温度高(540～600℃)、温差大，膨胀节材料需采用价格昂贵的耐高温合金；且膨胀节直径较大，以年产6~10万吨苯乙烯装置为例，膨胀节直径在2.4米以上，结构采用柔性多波，制作难度大、成本高。

换热器总高度较高，底部为裙座支承。由于顶部是高温端，又是悬臂端，因此由高温进料管道膨胀产生大的侧向推力对整个设备的稳定性产生较大影响。

由图3A、图3B可见(图中：第一级换热器G、第二级换热器H、第三级换热器I、上固定管板100、第一多波膨胀节200、管束300、壳程筒体400、下固定管板500、第一多波膨胀节200、第二多波膨胀节700)：在第一级与第二级换热器之间设置膨胀节，且两者的中心线夹角α为90~135°，第二级与第三级换热器中心线的夹角为135~180°。第一级换热器壳程筒体上设置膨胀节。

这种方案的问题一：第一级与第二级换热器之间中心线夹角α为90~135°，如果在设备安装时α角恰好为90°，在设备开始运行后，筒体温度升高，轴向膨胀，中心线略有偏转，夹角α会略小于90°。为保证夹角α在90~135°范围，设备安装时第一级换热器或第二级换热器应倾斜放置，此时膨胀节的受力情况非常复杂，除了轴向力外还有剪力和弯矩；支座的设计也相当困难。问题二：第二级与第三级换热器中心线的夹角为135~180°，其结果与问题一相似，工程实施的可能性很小。问题三：高温区段采用多波、大直径膨胀节，不仅制作难度大，而且成本相当高；问题四：在第一级与第二级换热器之间增加了管箱，增加了流体压降损失。

发明内容

本实用新型需要解决的技术问题是提供了一种L型三联换热器结构，旨在解决上述的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

本实用新型包括：第一级换热器、第二级换热器、第三级换热器；所述的第一级换热器是立式结构；第二级换热器和第三级换热器卧式结构；第一级换热器和第二级换热器用弯管连接；第一级换热器的外侧安置一对以上的耳式支座；第二级换热器和第三级换热器在下部分别安置一个鞍座。