[實用新型]L型三聯換熱器結構

有效

• 申請號: 200820056712.5
• 申請日: 2008-03-28
• 公開（公告）號: CN201196539Y
• 公開（公告）日: 2009-02-18
• 發明（設計）人: 王玉楓;李艷明;錢小燕
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石化集團上海工程有限公司
• 主分類號: F28D7/10
• 分類號: F28D7/10
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司
• 代理人: 胡美強

技術領域

本實用新型涉及一種用于乙苯脫氫制苯乙烯反應器高溫出料的余熱回收換熱器，尤其涉及該回收中的第一余熱回收換熱器的結構。

背景技術

苯乙烯是一種重要的的化工原料，廣泛用于制造聚苯乙烯、工程塑料、丁苯橡膠等。生產苯乙烯主要通過乙苯在水蒸氣存在的情況下，經催化脫氫制備苯乙烯。由于反應溫度較高，反應器出口的高溫物料(540～600℃)需要設置廢熱換熱器以回收高溫熱量。通常采用三級余熱回收換熱器，回收不同溫度等級的余熱。為了減小壓降損失，三級余熱回收換熱器采用三臺列管式換熱器串聯組合成一體。由于第一級余熱回收換熱器管程和殼程的溫差較大，應力條件苛刻，現有技術中采用的技術為以下三種方案：

由圖1A、圖1B、圖1C可見(圖中：第一級換熱器A、第二級換熱器B、第三級換熱器C、固定管板1、管束2、殼程筒體3、浮動管板4、填料5、壓緊環6、鞍座7)：第一級換熱器管束的一端設計為滑動管板，以解決由于換熱器管程與殼程的較大溫差造成管束與殼體軸向膨脹量不一致而引起的相對位移問題。但由于臥式換熱器的管束的重力方向與熱膨脹的方向互成90度，且滑動管板與殼體之間用填料密封相隔，在管束受熱膨脹位移時，管束的自重通過管板底部及密封填料傳遞到筒體上，使管板下部與筒體之間產生很大的摩擦力，阻礙管束的位移，造成管板上下位移不一致，管板傾斜，嚴重時會拉壞換熱管，從而導致換熱器管程與殼程之間泄漏。

換熱器總長度較長，以年產6~10萬噸苯乙烯裝置為例，三級余熱回收換熱器總長度約為25米。臥式安放時，若采用兩個鞍式支座雙支點支承，則兩支座之間的跨度大，導致筒體產生過度變形及較大應力；由于總質量大，滑動支座位移困難，也會增加筒體的軸向應力；若采用三個以上鞍式支座多支點支承，由于換熱器沿軸向溫度差別較大，且第一級與二、三級換熱器的材質不同，各支點上的筒體垂直膨脹量不一樣，各支點受力不均勻而產生的靜不定矛盾會比較突出。

由圖2A、圖2B可見(圖中：第一級換熱器D、第二級換熱器E、第三級換熱器F、上固定管板10、多波膨脹節20、管束30、殼程筒體40、下固定管板50、多波膨脹節20、單波膨脹節70、裙座80)：第一級換熱器管程和殼程由于溫差而產生的應力通過設置在殼程筒體上的膨脹節吸收。但由于換熱器溫度高(540～600℃)、溫差大，膨脹節材料需采用價格昂貴的耐高溫合金；且膨脹節直徑較大，以年產6~10萬噸苯乙烯裝置為例，膨脹節直徑在2.4米以上，結構采用柔性多波，制作難度大、成本高。

換熱器總高度較高，底部為裙座支承。由于頂部是高溫端，又是懸臂端，因此由高溫進料管道膨脹產生大的側向推力對整個設備的穩定性產生較大影響。

由圖3A、圖3B可見(圖中：第一級換熱器G、第二級換熱器H、第三級換熱器I、上固定管板100、第一多波膨脹節200、管束300、殼程筒體400、下固定管板500、第一多波膨脹節200、第二多波膨脹節700)：在第一級與第二級換熱器之間設置膨脹節，且兩者的中心線夾角α為90~135°，第二級與第三級換熱器中心線的夾角為135~180°。第一級換熱器殼程筒體上設置膨脹節。

這種方案的問題一：第一級與第二級換熱器之間中心線夾角α為90~135°，如果在設備安裝時α角恰好為90°，在設備開始運行后，筒體溫度升高，軸向膨脹，中心線略有偏轉，夾角α會略小于90°。為保證夾角α在90~135°范圍，設備安裝時第一級換熱器或第二級換熱器應傾斜放置，此時膨脹節的受力情況非常復雜，除了軸向力外還有剪力和彎矩；支座的設計也相當困難。問題二：第二級與第三級換熱器中心線的夾角為135~180°，其結果與問題一相似，工程實施的可能性很小。問題三：高溫區段采用多波、大直徑膨脹節，不僅制作難度大，而且成本相當高；問題四：在第一級與第二級換熱器之間增加了管箱，增加了流體壓降損失。

發明內容

本實用新型需要解決的技術問題是提供了一種L型三聯換熱器結構，旨在解決上述的問題。

為了解決上述技術問題，本實用新型是通過以下技術方案實現的：

本實用新型包括：第一級換熱器、第二級換熱器、第三級換熱器；所述的第一級換熱器是立式結構；第二級換熱器和第三級換熱器臥式結構；第一級換熱器和第二級換熱器用彎管連接；第一級換熱器的外側安置一對以上的耳式支座；第二級換熱器和第三級換熱器在下部分別安置一個鞍座。