高压换热器入口分布器改造效果分析

发布时间：2024-12-31 11:00:16 浏览次数：

1、概况

某公司原料加氢处理装置由中石化洛阳工程公司设计，其高压换热器采用传热效率高、节省占地的新型缠绕管式换热器。该装置自2016年5月开始运行以来，其高压换热器系统管程侧压差多次升高，系统换热效率降低，造成系统反应系统压差上升，装置被迫停工检修消缺，因此解决高压换热器系统压差上升对装置长周期运行具有重要意义。

1.1 换热流程概况

装置外来混合原料油经加氢进料泵升压后与压缩机出口混合氢混合，依次经过热高分气/混合进料换热器（E-104）管程、反应流出物/冷混合进料换热器（E-103）管程、反应流出物/热混合进料换热器（E-101）管程、精制反应流出物/混合进料换热器（E-106）管程换热后进入反应进料加热炉加热至反应所需温度，再进入加氢反应器进行反应。

1.2 设备概况

装置原料侧共设置4台高压缠绕管式换热器进行原料取热，该组换热器设计参数如表1：

缠绕管式换热器主要结构由壳体、封头、缠绕换热管等部件组成（如图1），管程入口设置入口分布器（如图2），主要作用提高原料中气、液组分混合效果和过滤介质中机械杂质和生成垢物组分。其中，E104采用下进上出，E101、E103、E106采用上进下出，其入口分配器E104设置在设备在下部，其它换热器设置在设备上部。

2、问题分析

2.1 问题说明

2017年8月装置检修开工后反应系统压降逐步呈上升趋势，2018年4月17日，装置通过工艺调整后，系统压降降低平稳运行一个月后系统压力再次快速上涨。通过系统压降、换热器管程压降分析，系统压降随换热器管程压降上升而上升。压降变化图，如图3：

2.2 问题分析

高压换热器管程侧压力上升，说明其管程系统存在堵塞情况，根据设备结构分析，其堵塞位置通常位于入口分布器和缠绕管束内；根据换热器换热温度变化，换热器换热效率基本未发生变化，选取其中一台E106分析见如图4，其它换热器换热效率趋势相同。根据换热器管程侧压降及温差变化说明其压降升高的根本原因位于换热器入口分布器处。通过现场拆检确认，E104入口分布器未发现其堵塞物，E101、E103、E106入口分布器堵塞严重，约50%的分布孔被堵塞，见图5。

3、解决措施

依据换热器管程入口分布器结构和压降产生原因，E101、E103、E106管程入口分布器由原始点状圆孔结构（见6）优化为长圆孔结构（见7）；改造后入口分布器流通截面积由原来0.1 m2提高至0.7 m2即流通面积提高7倍；E104管程入口分布器不作调整。

根据设备工艺介质运行参数及优化后设备结构，利用Fluent软件对换热器入口分布器进行流体仿真分析，以满足防堵塞、低压损及优化流体分布需求。因其E101、E103、E106换热器介质物性参数（见表2）、结构特点相近，故选取苛刻度较高的E106作为核算样本。图8为E106管程入口分布器优化结构示意图及压降分布云图。由图可知，原料介质流经分布器的进出口压降约为原始开圆孔结构的10%，其余两台压降更小。