[实用新型]大型平行立式三联换热器

说明书

技术领域

本实用新型涉及化工设备换热器，特别是一种大型平行立式三联换热器。 

背景技术

苯乙烯单体是不饱和芳烃单体系列中结构最简单的品种，它是合成橡胶和塑料工业的重要原料，在国民经济中占有重要的地位。基于苯乙烯的广泛用途，世界各国苯乙烯生产迅速发展。负压绝热脱氢制苯乙烯技术约占苯乙烯生产技术的85％左右，负压绝热脱氢生产苯乙烯是乙苯在水蒸气存在的情况下，经催化脱氢制苯乙烯，其反应温度在540-620℃左右，为了节约能耗，需设置废热换热器回收高温热量，通常采用三级废热换热器回收不同等级的余热，因脱氢反应为负压反应，因此要减小压降损失，将三级废热换热器串联组合成一体。目前世界上三级废热换热器组合形式主要有三种。 

第一种：换热器卧式布置(图1)。如图所示：第一级换热器A管束的一端设计为滑动管板，以解决由于换热器A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。第二级换热器B、第三级换热器C均为固定管板。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。 

第二种：换热器立式布置(图2)，三级换热器管束均采用固定管板结构，其中，第一级换热器的结构(图3)。如图所示：该换热器由自上而下竖立设置的第一级换热器D、第二级换热器E、第三级换热器F构成。其中，第一级换热器D包括上固定管板10、多波膨胀节20、管束30、壳程筒体40、下固定管板50和多波膨胀节20。第三级换热器F上还设有单波膨胀节70，其底部设置有裙座80。第一级换热器D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20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。 

第三种：三级换热器L型布置(图4)。如图所示：L型布置是中石化专有技术-ST技术。L型三联换热器结构：第一级换热器A是立式结构，上端管板18为固定管板；下端管板为14浮动管板；浮动管板与壳体之间用填料密封；第二级换热器B和第三级换热器C为卧式结构；第一级换热器和第二级换热器用弯头型压力平衡式膨胀节连接；第一级换热器的外侧安置一对耳式支座21；第二级换热器和第三级换热器在下部分别安置一个鞍座19。 

与三级换热器采用L型结构相匹配的第二脱氢反应器由原来上进下出的Z型结构改为上进上出的π型结构。则可使三联换热器中长度最长和自重最大的第一换热器由卧式变为立式，从而使三联换热器L型组合换热器，在重力方向自由膨胀，与换热器的自重无关。 

L型换热器已于2004和2007年分别应用至海南实华嘉盛8万吨/年苯乙烯装置和中石化安庆分公司10万吨/年苯乙烯装置中。以上两套装置自开车运行至今，均未发生过第一级换热器列管拉坏、泄漏等问题。 

L型结构在中小型苯乙烯装置中应用效果较佳，但是Z型和∏型反应器与L型三联换热器组合时，第二脱氢反应器与第一级换热器A，第一级换热器A与第二级换热器B之间均采用带弯头的压力平衡式膨胀节，这种型式的膨胀节对第一级换热器A产生的倾覆力矩是叠加的，故第一级换热器A处的耳架受力很大，对基础的倾覆力很大，此力矩对中小型苯乙烯装置由于管径较小尚在合理的范围，但对大型苯乙烯装置此力矩就会很大。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种大型平行立式三联换热器，主要解决现有的三级换热器结构各自所存在的技术缺陷，它可有效地减少设备基础处的倾覆力矩，避免了管程与壳程之间泄漏泄漏的问题。而且设备上不设膨胀节，降低了设备制造难度和成本。 

为实现上述目的，本实用新型是这样实现的：