新型原油常壓塔頂油氣換熱器的制造方法
【專利摘要】新型原油、常壓塔頂油氣換熱器，其浮頭的蓋板部分呈凹槽形，該結構能夠增加弧形深度，使管程內介質在浮頭處換向時，有足夠的折流空間，使管程介質流通順暢；浮頭管板與浮頭法蘭、鉤圈配合面采用梯形槽密封配合，增加了浮頭管板與浮頭法蘭、鉤圈之間的密封效果，能夠有效避免管程介質與殼程介質之間的相互滲漏、混合，進而增加腐蝕環境的復雜性，導致腐蝕泄露，造成環境污染問題。LX-03防腐涂層結構的設置大大提高換熱器的耐腐蝕、耐沖刷性能，有效地提高換熱器的使用壽命，降低換熱器的工業使用成本，顯著降低了由于維修和更換等原因造成經濟損失，提高生產效率，進一步降低換熱器泄漏造成的環境污染。
【專利說明】新型原油常壓塔頂油氣換熱器
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及石油、化工領域，具體為一種對煉油廠常減壓裝置中的原油-常壓塔頂油氣混合物進行換熱的換熱器的結構，屬于冷換設備【技術領域】。
【背景技術】
[0002]換熱器是將熱流體的部分熱量傳遞給冷流體的設備，以實現不同溫度流體間的熱能傳遞，又稱熱交換器。換熱器是實現化工生產過程中熱量交換和傳遞不可缺少的設備。在換熱器中，至少有兩種溫度不同的流體，一種流體溫度較高，放出熱量；另一種流體則溫度較低，吸收熱量。在工程實踐中有時也會存在兩種以上的流體參加換熱，但它的基本原理與前一種情形并無本質上的區別。
[0003]現代化工與石油化工裝置具有大型化，連續性強，腐蝕性大，高溫、高壓，易燃易爆等特點。對設備可靠性、穩定性、安全性提出了更高要求。換熱器是將熱流體的部分熱量傳遞給冷流體的設備，在生產過程中占有重要地位。據統計在石油煉化成套生產裝置中，各類換熱器約占生產裝置總投資的20 %~40 %，重量占設備總量的25 %~50 %，數量占整套裝置的30%~50%。換熱器是石化生產中重要的工藝設備，也是重要的節能設備，換熱器的運行狀態對整個裝置的安全、產品質量、節能減排起著至關重要的作用。
[0004]列管式換熱器是工業中廣泛應用的換熱設備，列管式換熱器(又稱管殼式換熱器)是把換熱管束與管板連接后，再用筒體與管箱包起來，形成兩個獨立的空間。管內的通道及與其貫通的管箱稱為管程，管外的通道及與其貫通的部分稱為殼程。列管式換熱器因其在單位體積的傳熱面積、處理能力和操作彈性大，適應能力強。在高溫、高壓和大型石油化工裝置中廣泛使用。根據熱補償方式不同主要分為:固定管板式列管換熱器、浮頭式列管式換熱器、U形管式列管換熱器。
[0005]在石化行業的煉廠常減壓裝置中原油-常頂油氣(指常壓塔頂油氣混合物)換熱器(一般為浮頭式列管式換熱器)的換熱管基材材質是10號碳鋼。根據原油-常頂油氣換熱器的操作參數，管程走常壓塔頂油氣混合物，其中的腐蝕介質主要是H2S-HCl-H2O15當以氣體狀態存在時，一般腐蝕是很小的，在冷凝換熱后溫度下降至100°C以下，冷凝區域出現液體水以后，在換熱器管程便形成HCl-H2S-H2O系統的腐蝕。其反應為:
[0006]Fe + 2HC1 → FeCl2 + H2↑
[0007]FeCl2 + H2S → FeS ↓ + 2HC1
[0008]Fe + H2S → FeS ↓ + H2 ↑
[0009]FeS + 2HC1 → FeCl2 + H2S
[0010]在低PH下，由于H2S的腐蝕作用產生的FeS附著在金屬表面，使帶液滴的油氣流動受到阻礙，電解質擴散受到限制，在被阻塞的空腔內，腐蝕液的化學成分與整體溶液存在較大差異，造成腔內電位降低，整個外表面為陰極，點蝕坑為陽極，產生了電化學腐蝕。在水解反應的作用下FeS膜脫落在空腔內又促進了酸性反應，如此循環構成了 HCl—H2S-H2O的強烈腐蝕。且腐蝕現象以管程側最為明顯。[0011]目前，換熱器存在的問題除腐蝕問題之外，還有連接密封問題導致的管程、殼程內介質泄露，帶來的環境污染；或者兩種介質的混合，增加對管程及殼程腐蝕環境的復雜性；在現有的煉廠常減壓裝置中原油-常頂油氣換熱器采用的防腐形式靠的是材質自身防腐。其存在的問題是，焊接工藝復雜，制作比較難，且價格昂貴，不利于推廣。
實用新型內容
[0012]為了克服連接密封問題及現有材質自身防腐方式存在的工藝困難及成本問題等，本實用新型提供了一種新型原油、常壓塔頂油氣換熱器。
[0013]本實用新型為實現上述目的所采取的技術方案是:新型原油常壓塔頂油氣換熱器，包括管箱、殼體、傳熱管、折流板、浮頭管板、固定管板、浮頭、鉤圈及分程隔板，浮頭端的管箱法蘭與浮頭端殼體法蘭的配合面之間設密封墊片，浮頭法蘭通過雙頭螺柱與鉤圈連接，浮頭管板與浮頭法蘭及鉤圈接觸配合，所述浮頭的蓋板部分呈凹槽形。
[0014]現有浮頭的蓋板部分呈球冠形，因為其曲率半徑大，所以弧形深度淺，容易造成管程介質流通不暢，產生噪音，改為凹槽形后能夠增加弧形深度，使管程內介質在浮頭處換向時，有足夠的折流空間，使管程介質流通順暢。
[0015]進一步，在所述浮頭法蘭與浮頭管板配合的端面上設有環狀的梯形槽，在梯形槽內設密封環A，相對應的浮頭管板的端面上設梯形凸臺；在浮頭管板的外周面上設環狀的梯形槽，在梯形槽內設密封環B，在鉤圈的內周面上設與浮頭管板的梯形槽配合的凸臺。
[0016]進一步，至少在管程表面涂置LX-03防腐涂層，LX-03防腐涂層包括兩層底漆涂層和四層面漆涂層。
[0017]進一步，所述LX-03防腐涂層的涂層的總厚度為150-250 μ m。
[0018]通過在浮頭法蘭與浮頭管板、浮頭管板與鉤圈的配合面設置梯形槽，且在梯形槽內設置密封環，增加了浮頭管板與浮頭法蘭、鉤圈之間的密封效果，能夠有效避免管程介質與殼程介質之間的相互滲漏、混合，進而增加腐蝕環境的復雜性，導致腐蝕泄露，造成環境污染問題。
[0019]LX-03涂料是以環氧樹脂和特定氨基樹脂為基料，加入適量的各種防銹、防腐、導熱顏料、填料、助劑及溶劑配置而成，樹脂在高溫下能夠交聯固化成膜。具有極強的附著力，且漆膜光亮、柔韌、致密、堅硬；具有優異的屏蔽、抗滲、防銹性能；具有優異的耐溫、耐水、耐含有腐蝕性介質的工業用水等性能；具有良好的阻垢性和傳熱性；具有優良的耐熱酸、強堿、有機溶劑等性能。
[0020]LX-03防腐涂層主要用于防止海水、咸水、半咸水、淡水、弱酸性介質和堿性介質的腐蝕及結垢。用于石化單位換熱器防腐，換熱器通過采用環氧樹脂和特定氨基樹脂為基料的防腐涂層的管腔，可大大提高換熱器的耐腐蝕、耐沖刷性能，有效地提高換熱器的使用壽命，降低換熱器的工業使用成本，顯著降低了由于維修和更換等原因造成經濟損失，提高生產效率，并降低由于換熱器泄漏造成的環境污染等，具有良好的社會效益。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1為目前使用的浮頭式換熱器的結構示意圖；
[0022]圖2為本實用新型浮頭端的組成部件的結構示意圖；[0023]圖3本實用新型浮頭、浮頭管板及鉤圈配合的結構示意圖；
[0024]圖中:1管箱，11管箱法蘭，2殼體，21浮頭端殼體法蘭，3傳熱管，4折流板，5浮頭管板，，6固定管板，7浮頭，71浮頭法蘭，8鉤圈，9分程隔板，10雙頭螺柱，I密封環A，II密封墊片，III密封環B。
【具體實施方式】
[0025]為了便于說明、理解本實用新型的技術內容，下面結合附圖對本實用新型作進一步說明。
[0026]如圖1所示的浮頭式換熱器，其包括管箱1、殼體2、傳熱管3、折流板4、浮頭管板
5、固定管板6、浮頭7及分程隔板9。分程隔板9設置在設固定管板6—端的管箱I內。浮頭端的管箱法蘭11與浮頭端殼體法蘭21的配合面之間設密封墊片II，浮頭的蓋板部分呈球冠形，沿蓋板的一周圈設浮頭法蘭71，浮頭法蘭71通過雙頭螺柱10與設置在浮頭管板5外圈的鉤圈8連接。浮頭管板5的左端周面與浮頭法蘭71的右端周面通過密封墊密封配合，浮頭管板5安裝在鉤圈8的內環中,其外周面與鉤圈8的內環面通過密封墊密封配合。對于該換熱器其它部分結構，及各部件的組裝關系，因為均屬現有技術，所以不再贅述。
[0027]如圖2和圖3所示，該種新型原油常壓塔頂油氣換熱器對其浮頭端結構進行了改進，其將浮頭7的蓋板部分由球冠形改進為凹槽形，也可以說使蓋板部分看起來像一臉盆，即增加了蓋板的凹陷深度。該修整使管程內介質在浮頭處換向時，能夠有足夠的折流空間，使管程介質流通順暢，減少了噪音。
[0028]此外，在浮頭法蘭71的右端面上設置環狀的梯形凹槽，與浮頭法蘭71的右端面相對應的浮頭管板5的左端面上設環狀的凸臺，在所述梯形槽內設密封環A I，浮頭管板5的左端面上的凸臺與浮頭法蘭71右端面上的梯形凹槽配合；
[0029]在浮頭管板5的外周面上設環狀的梯形槽，在該梯形槽內設密封環B III，在鉤圈8的內周面上設與所述浮頭管板5的梯形槽配合的凸臺，浮頭管板5上的梯形槽的槽寬最好大于鉤圈內周面上的梯形狀凸臺的寬度。
[0030]原油常壓塔頂油氣換熱器(也可表示為原油-常壓塔頂油氣換熱器)的殼程內換熱介質為原油，溫度為40-70°C，管程內換熱介質為塔頂油氣混合物，溫度為64-90°C。為了增強防腐性能，至少要在管程表面涂置LX-03防腐涂層，所述LX-03防腐涂層的結構為底漆兩層，面漆四層，且使所述LX-03防腐涂層的涂層總厚度在150-250 μ m內。
[0031]換熱器的管程表面包括固定管板6端的管箱I內表面，及其內分程隔板9的表面、傳熱管3內表面、浮頭7內表面等與管程介質接觸的表面。換熱器的殼程表面包括換熱器的殼體2內表面、傳熱管3外表面、折流板4外表面等與殼程介質接觸的表面。
[0032]LX-03防腐涂料為現有涂料品種，其主要成分(按質量百分數)為:環氧樹脂:40.6% ;丁醇醚化三聚氰胺甲醛樹脂:15.5% ;鐵紅:13.5% ;三氧化二鉻:6.3% ;滑石粉:
5.6% ;鋁粉:15% ;氧化鋅:3.5% ;混合溶劑:4%等。即是以環氧樹脂和特定氨基樹脂為基料，加入適量的各種防銹、防腐、導熱顏料、填料、助劑及溶劑配置而成，樹脂在高溫下能夠交聯固化成膜。該涂料的特點包括:
[0033](I)具有極強的附著力，且漆膜光亮、柔韌、致密、堅硬；
[0034](2)具有優異的屏蔽、抗滲、防銹性能；[0035](3)具有優異的耐溫、耐水、耐含有腐蝕性介質的工業用水等性能；
[0036](4)具有良好的阻垢性和傳熱性；
[0037](5)具有優良的耐熱酸、強堿、有機溶劑等性能。
[0038]LX-03防腐涂層具有優良的耐水性，在較高溫度(150°C)下使用，耐海水、咸水、半咸水、工業循環用水等，完全符合換熱器的特殊要求；具有耐腐蝕性介質及工業用水性能及良好的阻垢性能和導熱性。能防止循環冷卻水中CaCO3的硬化，不易結成堅硬物掛在管壁上，使雜質、氧化層順流而過；該涂層的漆膜堅硬光滑，不易吸附滯留物與水垢，少量附著物水沖即掉，使用時間長達十幾年之久，且在使用運行期內，涂層管傳熱系數明顯高于無涂層管，提聞了總的換熱效果。
[0039]LX-03防腐涂層還對弱酸和堿性介質，有很好的防腐阻垢效果。因為LX-03涂料是以耐酸、堿腐蝕的環氧樹脂和一定醚化度的氨基樹脂為基料又增加了防銹、防腐顏料而形成的涂料，在150°C以下使用比較可靠。
[0040]此外，LX-03防腐涂層還具有牢固的附著性，由于組成LX-03涂料的成分及在噴涂過程中，經過嚴格的除銹、固化、烘干等程序，使LX-03涂料與碳鋼金屬表面形成牢固的粘結力，致使在溫度、壓力、流量不斷變化的情況下不會被沖刷掉，起到保護膜的作用，并隔離水、蒸汽、H +、NH3、HCN、CL等與金屬表面接觸起化學反應，延長使用壽命。
[0041]為清楚表示其化學性能及物理性能，下面列表進行說明:
[0042]表一化學耐蝕性能表
[0043]
【權利要求】
1.新型原油常壓塔頂油氣換熱器，包括管箱、殼體、傳熱管、折流板、浮頭管板、固定管板、浮頭、鉤圈及分程隔板，浮頭端的管箱法蘭與浮頭端殼體法蘭的配合面之間設密封墊片，浮頭法蘭通過雙頭螺柱與鉤圈連接，浮頭管板與浮頭法蘭及鉤圈接觸配合，其特征是:所述浮頭的蓋板部分呈凹槽形。
2.根據權利要求1所述的新型原油常壓塔頂油氣換熱器，其特征是: 在所述浮頭法蘭與浮頭管板配合的端面上設有環狀的梯形槽，在該梯形槽內設密封環A，且相對應的浮頭管板的端面上設梯形凸臺；同時， 在浮頭管板的外周面上設環狀的梯形槽，在梯形槽內設密封環B，在鉤圈的內周面上設與浮頭管板的梯形槽配合的凸臺。
3.根據權利要求1或2所述的新型原油常壓塔頂油氣換熱器，其特征是:至少在管程表面涂置LX-03防腐涂層，LX-03防腐涂層包括兩層底漆涂層和四層面漆涂層。
4.根據權利要求3所述的新型原油常壓塔頂油氣換熱器，其特征是:所述LX-03防腐涂層的涂層的總厚度為150-250 μ m。
【文檔編號】F28F19/02GK203595434SQ201320807084
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2013年12月10日 優先權日:2013年12月10日
【發明者】姬玉林, 吳振, 劉一總, 許山, 謝宗仁 申請人:山東藍星清洗防腐公司