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乙烯装置脱乙烷塔再沸器














!



乙烯装置脱 乙烷塔再沸 器
?# ? 一
%&

?

优化设计
院?
+,

荣 新文
?齐 鲁 石 化 公 司设 计

我 们 在 分 析 了 再 沸器 ? #
,

?

一 弓& ?结 构

图纸 的基 础 上 利 用 () ?
, ,

公 司的
,

? #. /0 ? 1

软 件 对 该再沸器 进行
,

了 优 化设 计 使 再 沸 器 热效 率 提 高 了 2 3 4 2 3 节 约 设 备 投 资 5 &

万余 元 解 决 了脱 乙 烷 塔 操 作 存 在 的 问 题 保
,

证 了 我公 司 乙 烯 裂 解 装置 的达 标










,

在烃 类 裂解 后 的 分离 系 统 中 脱 乙 烷 塔

对产 品 分 离起 着关 键 性 作 用
, ,




该塔 将产 品 物

二 原脱 乙 烷 塔 再 沸 器供 热



流 中 乙 烯 和 丙 烯分 成 两路 塔 顶 一路 去 乙 烯

不 足 原 因分 析
原 为
/#
#?


分离 塔 底 一 路 去 丙 烯 分 离 该 塔分 离 效果 的 好坏直 接 影 响装 置 乙 烯 和 丙 烯 的产量 及 整 个
系 统 的 稳定 性
,


一 %&

再 沸 器是 日 本 东 洋 工 程 公
?

司设 计 的 传 热 负荷 为


;& 2



&

, <

=9 >



结构


由 于 该 塔再 沸 器 ? #

? 一%&


?

? ? 标 准 ? = ( 式 壳体 直 径
7
7?
,


%5&? ?




供 热 不 足 致 使 在 长期 运 行 中塔 底 乙 烷 乙 烯
含 量 ? & & 3 ? 超 过 了 设 定 值 ?& & 3 ? 7 2
6 6

热面 积
见图


折 流 板 型 式为 单 拱 型 其结构




超标
,

原料

的 乙烷 乙 烯 一 方 面 造 成 了 乙 烯 损 失 另 一 方 面 就 会 带 入 丙 烯 分 离系 统 严 重 影 响 丙 烯 分 离 系统 的 操 作稳定 性 及 丙 烯 产 品 的 质 量

,




,



8

竺匹兰
9
6

原料


急冷
%



,

、、

又?

9

我 们按 照 挖潜 改造 增 产节支 的 原 则
,



,





Α




对 该再 沸 器进 行 了 改 造 改 造 后 能 同 时 满 足
: 今 后 ! 万 89 乙 烯规 模 下 的 生 产 要求


玲份特仓 玲 份玲份》令 玲称 玲 令玲 守玲守玲守 冲印喇为 帐川冷 玲软 职翱任翔 瞪叹令




作 者 简 介 荣新 文
助理 工程师

飞几 了
Β

年 毕 业 于 华东 化 工 学 院 化
学 工程 系有 机 化 工 专 业 在 齐 鲁 石 油 化工 设 计院从 事化 学 工 业




原 设 计再 沸 器 ?# ? 一 % & ? 结构 示 意简 图

装置 的工艺 设计兼 计算 机工 艺 计算工 作
8


注 涂 黑处 为 换 热死 区

目前 正 从 事 齐 鲁 ! &

万 9 乙 烯 装 置 扩 建 改 造 设计 工 :

软 件 对 该再 沸器 进 Β 了 计 算 结 果 表 明 换 热面 积 有 富 裕 ?富 裕 行
,

我 们利 用
;
6

?#. /0 ?1





度为

!

写 计 算 结 果 见 附表 ?
,



设 计 面积 富



2














? ?
,

裕 为 什 么 运行 中供热 不 足 呢 Χ 经 分析 有如 下 原因


可考 虑 壳 体 直径 为 ; &
25
,

此 时 裕度 为


3 在 设 计 允 许 的 裕 度范 围 内 其 换 热 面 积
&2?
;! 只
2
,

? ? 作 为 再 沸 器 ?# ? 一 % & ? 热 源 的 急 冷


6

壳体 直 径 为


;&&? ?

,

传热 负荷

水 含油且 乳化 严 重 增 大 了 传 热 热 阻
?见 图


,



& ’“= 9 >

? 2 再 沸器 在 实 际 操 作 中存在 换 热死 区 ? ?


2

消除传 热 死 区 在 新设 计 时 将 折 流 板 由单 弓 型 改 为 双
,

6

原 设 计 折 流 板 型 式 为单 弓型 在 壳体 入

,

弓型 结 构
% 5? ?
,



折 流 板 间 距 由原

5& ? ?

改为
,

端和 出 口 端经计算 约 有 9
! 2

6

5
,

的换 热 面 积

且 在 物 料 出 口 端 各 增 加一块 折 流 板


?约

??

,

?不 能 充分 利 用 导 致 换 热 面 积

使 整 个 再 沸器 壳程 流 体 流 动 都处 在 强 制 对 流
下 消 除 了 传 热 死 区 ?见 图 2 ?
,

不够

!

6

沉 降槽 的 改 造
,


三 脱 乙 烷 塔 换 热 器 的优 化
设计
根 据 以 上 分 析 对 换 热器
, ,



将 沉 降槽 ? 一 Δ ? 一 2 ? 加 长 增 长 沉 降 # & 时间 将 有 利 于 解决 急 冷 水 乳化 问 题
%
6

,

#?

一%&

进行

由 于再 沸 器 ? # 构


管 箱 末 端 平盖 结 构 的 改 造 ? 一 % & ?结 污 不 严 重 将
,

优 化 设 计 同 时 要 求 改造 后 的换 热 器 能 满 足
: 今 后 扩 产 至 ! 万 89 乙 烯 的 要 求
6



管 箱 末 端 平 盖 结 构 改 为 标 准 椭 圆形 封 头 结

原 设 计 与 改造 后 再 沸 器 数据

换 热 面 积 的 确定 我 们 利 用 ? # . / 0 ? 1 软件 分 别 计 算 了
,

%5&? ?



7&&? ?



; & &? ?



& &? ? %

种壳


体 直 径 下对 该 再 沸 器 的 设 计结 果 ?见 附 表 ?
经 分 析 壳 体 直径 为
,

原设
,

% 5 &? ?
,


,

7 & &? ?



改造后



生产 规 模 换 热 器 型 壳 体 折 流 板 换 热 传热 负荷 ?万 8 9 : ? 式 / # ? ? 直 径 型 式 面 积 ? Ε & & =9 > ? ?? ? ? ?? ? ? 标准 ? =( ;&2 !& %5 & 7 7 弓
!!
Φ =(

;&&

虽然 设计裕 度为


;

6

3 以 内 但考虑 到 急冷
6

博到 弓 巨到

6

&2

6

;!

水 乳 化 问 题 近 期 内还 不 能 解 决 此 方 案 不 可 & &? ? 时 裕 度为 ! 7 5 3 太保 守 所 以 行
,


改 造 后 再 沸 器 ?# ? 一 % & ? 的结 构 图 见 图
2


有关数 据 见 表
原料



原料

折流板

急 冷水

Γ
Η


8

9


急 冷术

原 将 折流 板

立 蜘


向管 束 与折 流板 装 配 示 意 图

图2

改造 后 再沸 器 ?# ? 一 % & ? 结 构示 意 图

2 &












Λ 材 质 7 ? 锻件 净重 ! 7 & Μ Κ
Β Β

!



四 运 行 情 况 及 经济 效 果
6



运 行 情况
,

? Κ

; &&

椭 圆 形 封头 厚度 净重
Β

?? 新 再沸器运 行 以 来
, ,

已 完 全满 足 了 生

2&? ?

产 工 艺的 要 求 使 脱 乙 烷 塔 第 % 块 灵 敏板 的 5

Λ 材质 7 ? 锻 件
Β Β

温度 提 高 了 % 一 5 ℃ 从 而 使 脱 乙 烷 塔 塔 釜 乙 烷含量 降 到 了
&
6

55<Ν Κ

2 & 3

Ι ?? < ? 以 下



故 节 省 钢 材净 重


Β

!! &Ν Κ

2 ? ?再沸器 热效 率提高 了 2 3 4 2 3 5 &

节 省 钢 材毛 重 节 省设 备 投 资
,

Β

%& &&Ν Κ

再 沸器 及 后 分 离装置 一 直在 高 负荷 下 运 行
6 2



Β

万多元
, ,

经 济效 益
将 管 箱末 端平 盖 结 构 改成 标准 椭 圆
,

?2 该再 沸 器 的 改造 成 功 改 善 了 脱 乙 烷 ?
Β

??
? Κ

型 封 头 结 构 两种 结 构 所 需 钢 材 对 比 如 下
;&&

塔 的操 作 减少 了 乙 烯 的 损 失 保证 了丙 烯 分 离 系 统 的稳 定 操 作及 丙 烯 产 品 的 质 量 具 有
,

平盖

长 远 的 经 济 效 益 为 乙烯 装 置 达 标 作 出 了 贡

,

厚度

Β

; &? ?


?%&



附表

脱乙 烷塔再沸器? #
设 计 值
%5& 7 ! %5 5

? 改 造 计算 结 果 一 览 表
&写

鲁姆 斯 公 司 提 供 壳体直 径 管 管

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7


7&& 7 5 & & ?
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6



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7
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管 排 列 型式

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6

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壳体进料量 管 内 水 流量 壳 体 压 降 ?Ο : 管压 降
?Ο : ?
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6

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6 6

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6

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6

实 际 传 热面 积 所 需 传 热 面积

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6 6

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6

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裕 度 ?3

? ?Ν =9 > ?

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2

负值 值
6

6

传热负荷
传 热速 率
>?

;
?
?

6

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6

?? =9 ?



?

2

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2

6

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2!

2

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;2

572



Β

6

以上
6

& 3 负荷 下 计 算 结果 采用 浮 头 式 换 热 器系 列 ?=Φ Π

7 一 & ? 为一 机 部 石 油 部 和 化 工 部三 部标 准
、 。



2

以 上 所 得 结果 为 满 足 换 热 器进 出 口 温 度 工 艺 条 件 下所 得

四 结
6




,

传热面积裕度为
& 3 负荷
7 7?
,
,

;

6

3 太小
, ,

Ρ

&&? ?

传热

由附 表计算 结 果 可知 当 在
72 ? 5

,

面 积裕 度 为 ! 7

6

5
,

写 太大
, ,

Ρ

;&&? ?

传热面积

下 操作时原换热 器 实际 换热面 积为

5 裕度 为 2
,

6

3 稍 大 同 时 考 虑 到 急冷 水 乳 化
; & &? ?
,

计算 所 需 传 热 面 积 为 计 不 能 满 足 传热 要 求
2
6

明 显 看 出原 设


问 题 不 利 于 传 热 故本 次 脱 乙 烷 塔 改 造 采 用 壳 体 直径




管 数为

; ;

根 管 排列

,

比较

&

3 负荷 下

7&&? ?
,

;&&? ?



型 式为 正 方 形 ? & ? 的 平 盖 管 箱 钩 圈 式 浮 头

& &? ?

三 种壳 体 直 径 的 换 热 器

7 Θ& ? ?

换 热器


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