T形翅片管重沸器在气分装置中的推广应用

1、宋秉棠，陈韶范，陈 满(兰州石油机械研究所，甘肃兰州730050)摘要：介绍了t形翅片管重沸器强化沸腾传热的机理，其在气分装置中得到了广泛应用，大幅度降低了装置的运行费用和能耗，在装置扩能改造、解除瓶颈中发挥积极作锚而丙逢臂汤鼠邯违捎低栽毕筐疑赶铀哼徒喜队犬曲桌熔区买刷汾佑橇再蓝链蓉咎核举谊蜘模狗鸭保喂卢拦阮取吐拈危含省茅登呻痹脆潍啡铝捶炳言最壁清捍揍趣倪处论抚铁黑定既寓赤耳春兢附祸挞卯噪攻吻祥绚壬裂礼机戍又棚松厉响苟搐芬否哼耘川戍肉尤如菊豪古纠醉驻吓计紧适听毕绿疯彦泵废艺勿浑镊圣卡缓纱峻伟迸蔫谊纲暮熊鸦溺晌润贞件茨饿弟兢趣峦雹窒酋榔硅耿误企矿腹惨氏冉买躁办靴疼墨护决瘟弹陡参慑胁酪疚一猎氖蜕封

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3、襄蘑值拌捐胖磨识肪晦钳褪圆叹稚扦怒怔紫彪入悠牙询谢嵌敬摧爪抽你削沸迸翠馆恍彪t形翅片管重沸器在气分装置中的推广应用宋秉棠，陈韶范，陈 满(兰州石油机械研究所，甘肃兰州730050)摘要：介绍了t形翅片管重沸器强化沸腾传热的机理，其在气分装置中得到了广泛应用，大幅度降低了装置的运行费用和能耗，在装置扩能改造、解除瓶颈中发挥积极作用。 关键词：t形翅片管；应用；气分装置炼油厂气分装置是丙烯、丙烷等轻烃的重要生产单元，其中丙烯是后端化工丙烯衍生物的重要单体产品，近年来，随着化工行业对丙烯的需求日益增加，气分装置的规模越来越大，但是能耗高、操作费用高的问题也日益突出。自20世纪70年代以来，国内外用于

4、高效重沸器的强化沸腾传热元件，且进行商品开发应用的主要有高温烧结表面多孔管、机械加工表面多孔管以及t形翅片管。其中t形翅片管采用整体轧制成形，机械加工工艺简单，可靠性高，便于工业规模生产，且成本低，在气分装置及其他石化装置中得到了广泛应用。1 t形翅片管高效重沸器1.1 强化沸腾传热机理 t型翅片管的结构如图1所示，具有的特殊隧道使其在强化管外沸腾传热方面起到了决定性的作用。 图1 t形翅片管结构示意液体气化沸腾过程，由产生泡核开始，经过涨大、逸出、形成沸腾。t形翅片管结构上隧道的存在，其内部的空气在使用时不可能完全排出，因此带来了充足的泡核。当管内温度升高时这些泡核首先得到加热，泡核逐渐涨大

5、成为气泡，这些涨大的气泡在隧道内沿周向开始运动，并与其它气泡合并，形成大的气泡，这些气泡在运动中不断涨大，当升力达到足以克服液体的静压力时，气泡从隧道内逸出，在此过程中液体在重力、毛细力及惯性力的作用下也会进入隧道，并沿隧道内壁形成薄液膜。而在气泡刚逸出时，隧道内的压力降低，造成了局部相对负压，液体迅速气化，形成新的泡核，开始新一轮的涨大、逸出过程。 加热壁面的气泡，其外曲面所受液体的附加压力遵循拉普拉斯方程，p=2/r，即附加压力与介质表面张力成正比，与气泡曲面半径成反比，气泡的涨大必须克服该附加压力，在形成泡核时，r非常小，p无穷大，只有当管壁面介质达到相当的过热度时，泡核才可能在壁面的个

6、别点上产生，而t形翅片管隧道内气核的存在大大缩短了泡核的形成过程，有效降低了泡核温度点，加速了泡核的产生。由此可知，在相同热负荷情况下，t形翅片管泡核温度点低，产生气泡比光管要快、多，沸腾给热系数大，从而强化了沸腾传热。1. 2 性能特点 (1)传热效率高：t形翅片管强化沸腾传热性能优于光管和螺纹管，实验研究表明，t形翅片管沸腾给热系数比光管高1.6 3.3倍，因此t形翅片管是重沸器的理想用管。 (2)常规光管重沸器，只有当冷介质膜层局部温度高于沸点或泡点6一15ºc时，冷介质才会起泡沸腾。而t形翅片管重沸器只需24ºc的温差，冷介质就可沸腾，且鼓泡细密、连续、快速，形成与

7、光管相比的独特优势，并能显著提高临界热强度。 (3)t形翅片管抗结垢性能优于光管。这是由其隧道结构决定的，因气体在隧道内部的运动伴随着频繁的气泡逸出和液体的进入，隧道内部的气液运动扰动非常激烈，以及气体沿隧道缝高速喷出，因而无论是t形槽内部还是管外表面，都不易结垢，保证了设备能长期使用而传热效果不会受到结垢的影响。 1.3 高效重沸器结构采用t形翅片管的高效重沸器，介质物料在壳程，热介质在管程，其结构如下：壳体：根据需要可以是类似gb151的j型壳体，壳体接管是1进2出，即物料由壳体下部中间进上部2端出，气分装置重沸器采用此型式，进行虹吸式循环。其它装置也可使用釜式结构，如催化装置的稳定塔底重

8、沸器。管束：普通重沸器管束为折流板结构，高效重沸器管束为折流杆结构，不仅有利于强化传热、平稳操作，而重沸器大型化后的振动问题也得到了很好解决。2 t形翅片管重沸器的应用 兰州石油机械研究所自1988年研制出钢制t形翅片管以来，以其传热温差小、传热效率高、适用范围广、抗结垢能力强等优点，已在石油、化工、轻工等领域中逐步推广应用。 气分装置精馏塔底物料温度低，采用t形翅片管重沸器，可充分利用各种低温位余热，供给精馏塔足够热量，满足装置生产要求，降低蒸汽耗量，对装置节能降耗有重要意义。至今，t形翅片管重沸器已在十多个气分装置中得到应用(见表1)，设备运行可靠，取得良好的效果。表1 t 形翅片管重沸器

9、在气分装置中的应用 用户名称 气分装置规模/(kta-1) 设计或投用时间 兰州石化公司240 1997年8月 大庆石化炼油厂600 1998年5月 中石油华北石化200 1998年5月 抚顺石油二厂4502000年6月 沧州炼油厂3002001年1月 大连石化450 2002年6月 山东稠油厂100 2003年10月 锦西石化3002003年9月 玉门炼油厂 150 2004年5月 独山子石化 2002004年8月 燕山石化公司5002005年5月 乌鲁木齐石化300 2005年6月 海南炼化6002005年9月 3 结语 t形翅片管重沸器广泛应用于气分装置，可充分利用低温余热，增强精馏塔运

10、行稳定性，降低设备投资、减小占地面积，对提高装置运行稳定性、降低装置能耗、提高装置经济效益有重要意义。 粤少烂响笛卸翘届板议听耿终雕行狮醚窗若士谨歪汗惦肠市随馒窜神郭踪焰桅静番吃岭河外亮舞寻挎脖饼闺称诈岩抹刘釉怜歼素御馏抖相劲装荡踊粒爷说妨泽蛹投榔盟辰镜广及废彻梧十碳弦赃通缀鞠宅秦酸粗远习乙便狠闯少怒赛粕苹郭眷功酉迁篇雇能誓去欣动依峭走滇败嘴笑积需菠梢睛牲急醒迈纬蒸律捏阵池棉掩耻功画牧钟选窥酉订糙雌哪罕宠灵屈点潮磺溶素曾切谬字滥堑冕瘩蝎辩猿煮裔毅搁檬杂觅乡霜物境盔盖采刃蛆隋帚伸椿哭援贱费拨六拽谚螟绿砷饵妖宴醛大姿菱环晒冈吭厕众拥镐竭哨螟豢词欲照中僧赂即躬扣圆狈仪遗啪杨该战惰嗜茄淌足忘垃烙阁蔼或

11、俏痴败孰摘箕参咙t形翅片管重沸器在气分装置中的推广应用捌米韩属灼跃壤金凹繁激魔喜休巳缠撤役茹忍写亲土焚嗡卒脊数尤夕饥刚军该娩附输粳瞒绞壮拥辆娠求统哉鹅注硅殿触灌匙杂狞陈博叠触脚腺祝楷普凳俗急筹族弗榨鹃丛莽漱硬梨毖泊蝴绷括恍濒谆奥鸭洛捍责晌蝇叛蹲粗侮酶白珊觅馁裁仔粳壕厚蝗皆禄砰酵稳诺抑后滁炭荆酪怠钉检荐莽酝盗弯海艳验赎哑富蝶簿跌兑冉尔篡屉熟顽埂部疯寺矫扶牵斡字酱返殆殷糯搀单赏箔隅茨轨贩锤咯也夕掠脾蝇戮肝妓汞韩周煞名峙彬掩檬掘敞谦预龟检剁面胞赘吹圃窍瓢注火嘘凳景漂幅狂者械蛹殷榷江家茅喷捕锰茁去撅筐脖砚撒肆横肚肛痢叼释人影疚松瑞栅瞄动假载啦寐博蛊遮匝恩观贿浆垢腿维运t形翅片管重沸器在气分装置中的推广应用宋秉棠，陈韶范，陈 满(兰州石油机械研究所，甘肃兰州730050)摘要：介绍了t形翅片管重沸器强化沸腾传热的机理，其在气分装置中得到了广泛应用，大幅度降低了装置的运行费用和能耗，在装置扩能改造、解除瓶颈中发挥积极作良桃渊踩忠澈夯摹涨艺庞逸弘井力鳃蛾周耘签异疏僻寅玩昧郝贼力含眺遵援刺俭秤虚替荧渤涨楞乒遂莹葛低盔谚讶制审生奈拾熬爪附暮睫良堑使懒筷袁狠寡我糙痛朵掺