提高常减压蒸馏装置加热炉热效率的技术改造措施

为提高500万t/a常减压蒸馏装置加热炉的热效率,中国石油兰州石化公司对空气预热系统进行了改造。主要改造内容:在空气预热器烟气进口前部增加扰流子;在常压炉烟气侧、空气侧分别增加930,1 023 m2换热面积;在减压炉烟气侧、空气侧分别增加443,534 m2换热面积。改造后,常压炉排烟温度由220℃下降至138℃,热效率由88.38%上升至91.60%;减压炉排烟温度由170℃下降至134℃,热效率由89.34%上升至91.90%;常压炉和减压炉燃料气总节约量为230.13 m3/h。     

管壳式换热器传热效率影响因素及数值模拟分析

多数管壳式换热器基于传统的经验设计方法,换热器质量大且能耗高。鉴于此,采用Fluent仿真模拟的方法,研究了换热管类型、折流板间距、折流板切率变化与换热器对流传热系数的关系,并用HTFS工程软件进行了模型验证。研究结果表明,采用特型管(如波节管和波纹管等)代替光管,可以增强管内流体扰动,提高湍流程度,增大管程对流传热系数,但同时也增大了压降;折流板间距越大,壳程对流传热系数越小,压降也越小,当折流板间距为330 mm时,换热器最高效,此时换热器在较小的压降下可以获得较大的对流传热系数;折流板切率越大,压降越小,当管束错流流速与折流窗口流速相等时,壳程对流传热系数最大,折流板切率35%为最优值,换热器效率最高。最后提出了管壳式换热器优化设计方法,将优化设计的换热器用于某化肥厂氮氢气压缩机级间冷却,同等热负荷条件下换热面积减小了21.37%。研究结果为换热器的结构参数优化提供了依据。     

加氢装置用双壳程换热器的结构设计、制造及工程应用

加氢装置用双壳程换热器分为法兰式和螺纹锁紧环式两种。双壳程换热器是在壳程筒体内设置一个纵向隔板 ,隔板穿过管束中心 ,将管束和壳程分为对称的两部分。从而实现了“纯逆流” ,使温差校正系数接近于 1,并使壳程介质的流速大大提高 ,因此提高了总传热系数及换热效率。对于壳程成为控制热阻的一侧且介质流速低 ,需强化壳程传热或壳程可利用压降较大或温差校正系数较小 ,需提高有效温差或需要减少换热器台数等场合 ,应优先选用双壳程换热器。但双壳程换热器制造工艺复杂 ,一次性投资较高     

常减压蒸馏装置加工南帕斯凝析油的腐蚀与防护

中国石油化工股份有限公司茂名分公司3号常减压蒸馏装置配炼伊朗南帕斯凝析油后出现泄漏着火事故后,对1,2,3和4号配炼南帕斯凝析油的常减压蒸馏装置的初馏塔、常压塔和减压塔进行了检测,发现4套装置均有严重的腐蚀减薄现象。塔顶腐蚀为HCl-H2S-H2O腐蚀,而塔顶冷凝器在流速小于6 m/s时,以HCl腐蚀为主;在流速大于6 m/s时,以酸性水腐蚀为主,且腐蚀速率随流速增加而增加。对腐蚀严重的常压塔上部采用材质升级（整体内衬3 mm双相钢2205）;增加注水管对换热器进行清洗,同时更换为螺旋折流板换热器,以减少垢下腐蚀;调整工艺操作,严格控制塔顶温度和回流温度,在电脱盐后管线上按2.5 g/t油的量注入质量分数为4%的氢氧化钠等措施后,常压塔顶冷却器的腐蚀速率和污水中氯离子的质量分数均下降了80%,取得了较好效果。     

FSRU中印刷电路板式换热器换热性能的试验研究

海上LNG浮式储存与再气化装置(FSRU)兼具成本和灵活性上的优势,是全球通用型LNG进口一站式解决方案,而基于印刷电路板式换热器(PCHE)的FSRU气化技术研究则是突破该装置模块核心技术的焦点。为了给后续开展的基于天然气侧/丙烷侧、超临界低温介质侧/乙二醇侧再气化流程PCHE相关试验研究提供理论与试验基础,系统介绍了国外两种适用于FSRU中液化天然气再气化的流程及典型参数,选择了以丙烷为中间流体的再气化流程,建立了超临界压力低温介质——丙烷试验台,研究了氮侧和丙烷侧在PCHE中的,首次获得了两者在PCHE中的试验数据,基于面积权重提出了多相态换热器表观总传热系数的评价指标,并将以丙烷为中间流体的PCHE的表观传热系数和试验传热系数进行了对比。研究结果表明:(1)开展PCHE的热力性能研究是实现FSRU关键换热设备国产化的基本途径;(2) PCHE中超临界低温流体流量对总传热系数的影响规律为随着超临界低温流体流量的增加,总传热系数值不断升高;(3)以丙烷为中间流体的PCHE的表观传热系数和试验传热系数的偏差在6%以内,由此验证了PCHE设计方法的正确性。     

折流板开孔孔径对换热器壳程性能的影响

试验测试和研究表明 ,对于管壳式换热器 ,在其单弓形折流板的管桥处开11mm孔时 ,与未开孔折流板相比 ,壳程进出口压降下降 2 4 5 %～ 2 6 4 % ,α/Δp升高 33 3%～ 36 4 % ,Δtm 增加 2 5 %～ 3 2 % ,总传热系数K升高 0 4 %～ 4 5 %。由此可见 ,对折流板管桥开适当孔径 ,可使换热器的各项性能均获得一定程度提高 ,具有较好的节能降耗效果。     

塔里木油田东河换热器改造设计探讨

东河换热器为壳程式换热器,承担着东轮线原油进轮南储运站升温的任务,保证外输脱水温度。东河换热器原油含硫是腐蚀的主要原因,通过改造后(原油走管程,蒸汽走壳程)与改造前(原油走壳程,蒸汽走管程)换热器传热系数对比,改造后换热器传热系数提高45%,设备投资费用略有增加,但操作费用大大降低。改造后,根据原油出口的温度调节进口蒸汽量的大小,可以提高蒸汽利用率,避免蒸汽浪费。     

连续重整装置进料换热器腐蚀内漏原因分析和对策

连续重整装置进料换热器更换为国产板壳式换热器,运行几年后其热端温差由投用初期18.5℃上升至45.0℃,重整生成油环烷烃质量分数也从1%升高至4%左右,说明换热效率下降,同时发生了内漏。分析认为结焦、结垢、堵塞、腐蚀等是造成换热效率下降的主要原因,同时由于换热器板片结垢堵塞致使其长期受热不均,产生的应力变化造成板片被撕裂,发生内漏。详细介绍了装置停工堵漏修复的经验方法,并总结了利用优化进料、提高换热器入口温度、控制循环氢杂质、采用低流量保护等确保进料板式换热器长周期运行的方法。     

漏流对折流板换热器影响的数值模拟

通过数值模拟方式研究管壳式换热器内板壳和板管之间的间隙对换热器压降和传热造成的影响,建立与试验相同的物理模型,并用CFD软件对该模型进行数值模拟计算,比较模拟结果与试验结果。结果认为,漏流使换热器的整体压降降低,Re=2 000时压降降低了14.78%,Re=16 950时降低了21.89%;漏流还使换热器的传热系数减小,减小程度从20.63%(Re=2 000)增加到26.72%(Re=16 950);密封折流板与换热器壳体之间的间隙可以有效改善换热器的传热性能。     

采用烧结Ni微纤多孔结构材料的微型换热器及其性能

采用烧结Ni微纤多孔结构材料(简称Ni微纤)制备了微型换热器,对其传热和流动性能进行了研究,考察了微型换热器结构对传热系数及流动阻力的影响。实验结果表明,填充Ni微纤能显著强化微型换热器的传热性能,比相同条件下空流道微型换热器的体积传热系数提高了2倍多;降低Ni微纤的孔隙率和减小流道深度可显著提高微型换热器的传热性能,但导致换热器的压降增加;采用导热系数高和厚度小的紫铜换热片有利于提高微型换热器的传热性能。Ni微纤孔隙率为95.1%、流道深度为0.3mm、换热紫铜片厚度为0.1mm、水的体积流量为14.6L/h时,微型换热器的体积传热系数高达40.0MW/(m3.K),面积传热系数可达20kW/(m2.K),压降约为0.2MPa。     

插入物对新型换热器传热性能的影响

在新型换热器--自支撑矩形缩放管换热器的基础上,利用Fluent数值模拟方法,研究了在其壳程内分别插入传统插入物(旋流片)和新型插入物(折板)后传热性能与流动特性的变化,研究的雷诺数(Re)变化范围为27900~41900。结果表明,与空管缩放管换热器相比,插入旋流片和折板的换热器壳程的传热系数随Re的增大分别增加了31.07%~33.08%和38.01%~46.74%;插入物在提高传热系数的同时也引起了通道内压降的增大,插入旋流片和折板时通道内压降分别增加了69.32%~77.42% 和 68.49%~87.16%;插入折板后壳程通道内的综合传热性能最好,其次是插入旋流片的,无插入物时则最差。提高换热器传热性能的关键是要改善通道两侧缩放管处的传热性能,减小速度场与温度场间的协同角是增强换热器传热性能的一项重要措施。     

管壳式换热器壳程传热性能比较

采用标准k-ε湍流模型并辅以壁面函数法,对弓形折流板换热器、盘环形折流板换热器、折流栅换热器和螺旋扭曲扁管换热器壳程流动与传热情况进行了数值研究。根据数值计算结果比较分析了这4种管壳式换热器壳程传热系数、壳程压降和整体性能指标α/Δp随质量流量的变化情况,对管壳式换热器的优化选型具有一定的实际意义。     

基于Fluent的管道内水合物浆液流动特性数值模拟

利用ANSYS Fluent 14.0对R11水合物浆液在弯曲管道中的流动情况进行了模拟,考察了水合物颗粒密度和颗粒平均粒径对管路压降梯度和水合物颗粒体积分数分布的影响。结果显示,水合物浆液的压降梯度和颗粒平均尺寸均随着水合物密度的增加而增大,但水合物颗粒粒径的增加使得压降梯度降低。此外,增大水合物颗粒密度和平均粒径均促进了水合物向管壁聚集,出现了较大的体积分数分布梯度。水合物颗粒沉积特性表明,对于体积分数为14%的水合物浆液,当流体速率小于0.40 m/s时,水合物颗粒会沉积在管壁上,引起管道堵塞;当流速为0.10 m/s时,水合物颗粒沉积床层厚度可达14 mm,随着流速的增加,床层高度减小。     

折流杆换热器数值模拟及性能分析

在PHOENICS-3．5．1程序的基础上,引入多孔介质模型,用体积多孔度、表面渗透度和各向异性的分布阻力来处理换热器内的管束。用分布热源考虑管侧流体对壳侧流体的影响,通过编写相应的程序,采用数值模拟的方式求出了折流杆换热器壳程压降和传热系数。与实验结果比较表明,壳侧压降的绝对偏差在59／6以内,传热系数的绝对偏差在8％以内,能够满足工程设计要求。在此基础上,分析了折流栅的有效流通面积和间距对折流杆换热器综合性能的影响,并将这2个参数引入到准数方程式中,得到了折流杆换热器的准数方程式,为获得折流杆换热器的整体性能提供了一种低成本的研究方法。     

10#碳钢在NH4HS溶液中的冲蚀规律

设计搭建旋转式冲蚀实验装置,采用电化学方法,针对含硫污水腐蚀体系,考察了NH₄HS质量分数、介质温度、Cl^-质量浓度等对典型加氢空冷器管材10^#碳钢冲刷腐蚀规律的影响;结合扫描电镜(SEM)分析腐蚀产物膜形貌,揭示10^#碳钢发生腐蚀的内在机制。结果表明,在质量分数5.0%NH₄HS溶液中,10^#碳钢表面形成致密的腐蚀产物膜;随着NH₄HS质量分数的增加,腐蚀产物膜厚度增加,但出现的龟裂和疏松现象,降低了对金属基体的保护作用;随着介质温度的升高,腐蚀产物膜致密度下降,易发生脱落;腐蚀产物膜受Cl-侵蚀会成蜂窝状,流速大于3.5 m/s时,10^#碳钢的腐蚀速率随Cl^-质量浓度的增加而迅速升高。     

扁管管束结构优化实验研究

对 4种不同结构的扁管管束与圆管管束作了传热与流阻性能对比实验研究 ,得到了综合性能最佳的扁管管束结构形式。结果表明 ,在进口体积流量相同的条件下 ,相对于设有折流板圆管管束换热器 ,综合性能最佳的扁管换热器管程传热系数提高约 5 0 % ,传热与流阻综合性能指标提高约 2 0 % ;壳程传热系数提高 6 8%～ 10 0 % ,压降降低 70 %～ 12 0 % ,传热与流阻综合性能指标提高至少 2 0 0 %。     

高氯原料对柴油加氢装置的影响与对策

中国石油化工股份有限公司沧州分公司1.6 Mt/a汽柴油加氢装置于2013年6月因高氯原料的加入,导致高压换热器E-101A/B铵盐结晶,造成换热器换热效率下降,系统压力降增加,循环氢量下降,循环氢压缩机喘振,装置能耗增加,装置正常运行受到影响。通过对铵盐结晶的原因和危害进行深入分析,提出加强原料氯离子的监测、控制重整氢中氯质量分数小于2μg/g、常压塔顶温度不低于120℃、反应产物去热高分温度为210~220℃、提高反应器入口温度、提高氢油比至550~600、增加注水点、控制总注水量、提高注水温度等相应的改进措施。经过改进后,换热器E-101A/B换热效率提高,系统及换热器压力降降低,保证了装置的正常运行,改进效果明显。     

原料油高压换热器换热效率下降原因分析及对策

针对中海油惠州石化有限公司2 Mt?a焦化汽柴油加氢精制装置原料油高压换热器在运行过程中换热器换热温差出现快速下降的问题,对换热器相关操作参数和换热器结垢机理进行分析,判断为换热器壳程结垢所致。通过采取往原料油中加注阻垢剂的措施,能够有效延缓换热器壳程结垢,减缓换热效率的进一步下降;且加注阻垢剂后对反应器床层压降无明显影响,也不会影响柴油产品质量。     

立管内水合物浆液流动特性及正交实验研究

通过FLUENT数值模拟技术对CO_2及天然气水合物浆液在立管内的流动特性进行了模拟,研究了水合物浆液平均流速、水合物体积分数、水合物颗粒粒径及连续相黏度对立管出口截面水合物浓度分布、速度分布及立管段压降的影响。通过正交实验确定了立管中CO_2水合物和天然气水合物阻力特性各影响因素的顺序均为:连续相黏度水合物颗粒的体积分数水合物颗粒的直径水合物浆液的平均流速,并在此基础上确定了各影响因素的最优组合,即平均流速2.5 m/s、水合物体积分数10%、连续相黏度1.79 m Pa·s、水合物颗粒直径50μm。研究结果可为深水流动安全保障技术的发展提供技术支持。     

渣油加氢裂化未转化油蒸汽发生器传热计算及操作优化

渣油加氢裂化未转化油在温度或流速降低时易发生聚结和沉积而导致换热器堵塞.通过对螺旋板蒸汽发生器进行传热计算,探究工艺参数对油侧出口温度和流速的影响效果.结果表明:螺旋板蒸汽发生器的总传热系数受油侧传热系数的限制;未转化油的出口温度和流速随换热面积余量增大而降低,而随污垢热阻、热负荷、水侧操作压力的增大而提高,在实际操作...