油气处理厂高效换热设备研究

杨娜

目前，油气处理厂大量采用管壳式换热器，高效换热器应用较少。对油气处理厂在用换热器换热效果评价表明其冷热端温差较大，总传热系数低，换热效率低。随着高效换热器的开发和应用，应大力推广应用板（框）式换热器、板翅式换热器、绕管式换热器及热管式换热器等高效换热设备，提高冷热物流的的的换热效果和能量利用率，减少余热损失，达到节能降耗的目的。最后，本文就不同工况下，高效设备的选用方法做出了说明。

一、板（框）式换热器

近年来，板（框）式换热器技术日益成熟，其传热效率高、体积小、重量轻、污垢系数低、拆卸方便、板片品种多，适用范围较为广泛，在各个行业得到了广泛应用，板式换热器按构造型式可分为可拆板片式换热器、宽通道板式换热器和全焊式板式换热器，它们的工作原理基本相同，但应用场所不同。

1.1可拆板式换热器。可拆板式换热器是由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而成，用夹板、螺栓紧固而成的一种新型高效换热器。各种板片之间形成薄矩形通道，工作流体在两块板片间形成的窄小而曲折的通道中流过，通过板片进行热量交换。板式换热器主要由传热板片、密封垫片、两端压板、夹紧螺栓、支架等组成。板片由各种材料制成的薄板用各种不同形式的磨具压成形状各异的波纹，并在板片的四个角上开有角孔，用于介质的流道，板片的周围及角孔处用橡胶垫片加以密封，框架由固定压紧板、活动压紧板、上下导杆和夹紧螺栓等构成。

1.2宽通道板式换热器。目前，宽通道板式换热器作为可拆式板式换热器的一种，换热介质含有固体杂质较多，可采用更为复杂宽通道板式换热器。宽通道板式换热器选用窝形波纹与柱状两种形式的板片；板片与板片间形成的介质流道，周边通过焊接形成密封结构，替代了可拆式板式换热器的橡胶垫密封结构；宽通道焊接式板式换热器是由换热芯体、压板、半圆壳体、法兰、盲板、夹紧螺柱以及流体分配箱等组成。

1.3全焊式板式换热器。全焊式板式换热器的结构中没有使用密封垫且采用了焊接，焊接式板式换热器能承受高温高压。焊接式板式换热器又分为全焊式和半焊式，国内生产的焊接式板式换热器都是全焊式，国外有少量半焊式。全焊式板式换热器的换热板片是由特种不锈钢，以特制模具压制而成，表面光滑不易结垢。其独特的波纹设计使流体在较低的流速下也能产生湍流，传热效率高，整个板片束全部采用本体材料由氩弧焊焊接而成，不采用任何非金属密封材料，因而有较高的耐温、耐压性能。

二、板翅式换热器

板翅式换热器通常由隔板、翅片、封条、导流板组成。在相邻两隔板间放置翅片、导流片以及封条组成一夹层，称为通道，将这样的夹层根据流体的不同方式叠置起来，钎焊成一整体使组成板束，板束是板翅式换热器的核心，配以必要的封頭、接管、支撑等就组成了板翅式换热器。

板翅式换热器在凝析气田牙哈集中处理站的轻烃回收单元采用三股流板翅式换热器进行天然气冷量的回收利用，换热物流分别为原料气、凝液闪蒸罐来气和脱乙烷塔来气。该板翅式换热器由简阳四川空分集团生产，现场运行效果良好，未发现堵塞现象。

三、绕管式换热器

绕管式换热器是在芯筒与外筒之间的空间内将传热管按螺旋线形状交替缠绕而成，相邻两层螺旋状传热管的螺旋方向相反，并采用一定形状的定距件使之保持一定的间距。经过大量文献调研，除了在新疆克拉玛依油田天然气处理工艺中注醇、节流工艺中原料气预冷使用了绕管式换热器，其它类似工艺均未见采用绕管式换热器的文献报导，目前该绕管式换热器出现了冻堵情况，因此不推荐在注醇节流工艺中的原料气预冷器采用绕管式换热器。

四、高效换热设备的选用

对节流、注醇控制烃水露点的低温分离工艺，因注乙二醇的技术要求，其原料气预冷器推荐采用固定管板式换热器，其壳程可采用翅片换热管提高换热效果。

对乙二醇再生系统的贫富液换热，其压力小于l.OMPa，温度小于130℃，可采用可拆卸板式换热器；对于分子筛脱水的天然气凝液回收装置，天然气与天然气、天然气与凝液的换热可采用板翅式、绕管式换热器当压力高于lOMPa时，推荐采用绕管式换热器；对于凝液与凝液的换热、余热回收可采用板翅式或全焊式板式换热器；凝析油稳定系统中的凝析油与凝析油换热、余热回收推荐采用宽通道板式换热器；油气处理厂中的重沸器推荐采用高效T形翅片管式换热器；导热油加热炉或锅炉的高温烟道气余热回收推荐采用热管式空气预热器。

五、主要结论

（1）凝析气田油气处理厂气液分离器（低温分离器等）的分离要求高，推荐采用重力分离+高效分离元件的结构形式，高效分离元件可采用高效丝网除雾器、高效叶片除雾器和高效涡流板除雾器等。对于烃水露点控制的分离场所，推荐采用多级分离工艺，可节能和改善分离效果。

（2）凝析气田油气处理厂的凝液分馏塔（脱乙烷、脱丁烷塔等）和乙二醇再生宜优先采用高效规整填料，推荐采用金属孔板波纹填料，如MellapakPlus板波纹填料；对于采用板式塔的凝液分馏塔（脱乙烷塔，脱丁烷塔等）、凝析油稳定塔，其塔盘可采用高效的浮阀塔盘及其它高效塔盘。例如导向梯形浮阀塔板、ADV微分塔盘、VGPlus塔盘、ConSep塔盘。

（3）对节流、注醇控制烃水露点的低温分离工艺，因注乙二醇的技术要求，其原料气预冷器推荐采用固定管板式换热器，其壳程可采用翅片换热管提高换热效果。

（4）乙二醇再生系统的贫富液换热可采用可拆卸板式换热器；

（5）对于分子筛脱水的天然气凝液回收装置，天然气与天然气、天然气与凝液的换热宜采用板翅式、绕管式换热器；当压力高于lOMPa时，推荐采用绕管式换热器；对于凝液与凝液的换热、余热回收可采用板翅式或全焊式板式换热器；

（6）凝析油稳定系统中的凝析油与凝析油换热、余热回收推荐采用宽通道板式换热器；

（7）油气处理厂中的重沸器推荐采用高效T形翅片管式换热器；导热油加热炉或锅炉的高温烟道气余热回收推荐采用热管式空气预热器。