四面可拆全焊接板式换热器在常压塔顶冷凝器的应用

王家 于泳波（中国石油化工集团洛阳分公司）

四面可拆全焊接板式换热器在常压塔顶冷凝器的应用

王家 于泳波（中国石油化工集团洛阳分公司）

为解决洛阳石化常压塔顶压力较高、冷却系统冷却效果较差的问题，采用四面可拆全焊接板式换热器替换原先浮头管壳式换热器。使用后常压塔顶无需开空气冷却器的冷却温度与使用前需开2台冷却器冷却温度相等，降低系统能耗，每年可节省电耗65×104k Wh，节约电费约45.5万元，投资回收期短。

常减压蒸馏；四面可拆全焊接板式换热器；常压塔顶冷凝器；冷后温度

1 常压塔运行现状

中国石化洛阳分公司常减压装置1988年2月开工投产，2008年5月扩建到每年800×104t原油加工能力。目前常减压装置主要包括电脱盐、初馏部分、常压蒸馏、减压蒸馏、闪蒸部分、三注（注氨、注缓蚀剂、注水）以及一些辅助系统。

近年来，随着加工原油的不断轻质化，常压塔顶的负荷不断增大，原有的常压塔顶油气-原油热交换器由于换热效率下降，导致常压塔顶压力偏高。并于2016年下半年，洛阳石化开启顺序加工方案，原油性质变化较大。严重时压力逼近安全阀起跳压力上限（0.12 MPa）。

同时严重限制了洛阳石化扩建项目的进度，遏制了分公司总体效益。为此，对常压塔顶冷却系统进行更新。

常压塔顶工艺流程如图1，常压塔顶油气经4台并联换热器E1002A-D与原油进行换热，之后经过空冷A1002A-H、冷却器E1032AB，最后进入油水分离罐V1004、V1005进行回流或抽出。

图1 常压塔顶抽出部分工艺流程

2 换热器设备更换

随着技术的快速发展，全焊接板式换热器可以应用于温度-200～900℃，压力范围真空至65 MPa。其广泛的应用范围引起了工业界的关注[1]。四面可拆全焊接板式换热器拥有板式换热器及管壳式换热器的优点，采用钛薄板作为传热元件。利用钛材抗腐蚀性能好的特点，综合板式换热器传热效率高、结构紧凑和安全可靠等优点，可以较好地解决常压塔顶油气换热器的腐蚀问题，极大地降低设备的更换频率，最大限度地降低装置的操作与维护费用，保证装置长周期安全可靠运行[2]。钛板型四面可拆全焊接板式换热器采用钛薄板压制成型的波纹板片作为传热元件，板片与板片之间采用焊接取代胶垫密封，避免了胶垫的老化、泄漏等问题，最大设计压力可达40 bar、最高使用温度350℃[3-5]，其结构示意见图2。

图2 四面可拆全焊接板式换热器结构

根据常压塔现状，对全焊接板式换热器替换管壳式换热器进行可行性论证分析，决定更换常压塔顶冷却系统换热器。2016年底洛阳石化购置钛板型四面可拆全焊接板式换热器，于2017年1月17日投入使用，替换原设备位号为E1002A的浮头管壳式换热器。其新旧设备参数见表1。

表1 E1002新旧换热器设备参数

3 投用效果对比

3.1 换热器投用效果对比

新E1002A（即四面可拆全焊接板式换热器）投用后，利用测温仪对4台并联换热器出入口管线测量温度，所得数据见表2。

由表2得出，4台并联换热器原油侧与油气侧入口温度基本一致，但是E1002B~E1001D 3台换热器原油侧出口管线温度平均比E1002A低约24℃，油气侧出口管线温度平均比E1002A高7℃。可以看出四面可拆全焊接板式换热器投用后E1002A换热器效果非常好，换热能力相比管壳式换热器大大提高。

表2 E1002A更换后4台换热器出入口温度

3.2 常压塔冷却系统参数对比

四面可拆全焊接板式换热器投用前后，常压塔冷却系统参数对比见表3。

表3 E1002A更换前后参数对比

通过表3可以看出，四面可拆全焊接板式换热器投用后，换热能力大大提高。投用前，常压塔顶需开2台空气冷却器（下称空冷器），冷后温度为43℃。而更换E1002A之后，无需开空冷器便与更换前冷后温度相当。

冷后温度降低，常压塔顶油气回路畅通，常压塔顶压力明显下降，极大地改善了常压塔顶压力较高难题。对今后洛阳石化加工量扩建有了较好的保证。

4 经济效益

根据表3可知，投用四面可拆全焊接板式换热器后，在环境温度6℃时可减少约2台空冷器的使用。A1002A-H空冷器单台功率为37 k W，则每年可节省电耗约65×104kW。

按每度电费为0.7元，停用2台空冷器则每年可节省电费约为45.5万元，仅节电这项投资回报期不到4年，考虑到塔压降低等带来的经济效益，实际投资回报期不到1年。根据表1，四面可拆全焊接板式换热器仅为原有管壳式换热器占地空间1/3、换热面积2/5、重量1/4、持液量1/10，节省设备吊装费用，无需预留1:1的抽芯预留空间，利旧原有框架平台，大幅减少装置用地，解决了原有管壳式换热性能不足、常压塔顶压力偏高等问题，保证了装置负荷提高下的平稳生产，经济效益明显，投资回收期短[6]。

5 结语

经过改造，在投用四面可拆全焊接板式换热器期间油气冷后温度稳定在43℃，运行至今设备状况较好，极大降低常压塔顶冷却系统能耗，每年可节电约65×104k Wh，节省电费约45.5万元，经济效益明显，投资回收期短。期间常压塔顶压力稳定在0.030～0.052 MPa的范围内，相比投用前大幅减少，对今后装置负荷提高有了基础保证。

但由于顺序加工期间原油性质复杂多变，其腐蚀速率无法做较准确计算。其经验可为同类设备改造提供借鉴。

[1]方敏华.特殊焊接结构提升换热性能——全焊接式板式换热器拓宽了板式换热器的应用领域[J].流程工业，2006（9）：30-31.

[2]王光.板壳式换热器在燕山石化重整装置中的应用[J].石油化工设备，2009，38（4）：75-76.

[3]周建新，宋秉棠，陈韶范，等.钛板壳式换热器及其在常压塔顶的应用[J].石油化工设备，2006，35（4）：46-47.

[4]栾辉宝，陶文铨，朱国庆，等.全焊接板式换热器发展综述[J].中国科学：技术科学，2013，43（9）：1020-1033.

[5]徐成裕，靳贤锐，刘飞.全焊接板式换热器在1000万t级炼油装置的应用[J].石油化工设备技术，2016，37（5）：52-57.

[6]高诚.全焊接板式换热器的应用[J].当代化工，2006，35（2）：126-127.

10.3969/j.issn.2095-1493.2017.05.003

2017-03-01

（编辑 庄景春）

王家，2015年毕业于辽宁石油化工大学（化学工程专业），从事常减压操作工作，E-mail：276184901@qq.com，地址：河南省洛阳市洛阳石化分公司，471012。