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    螺纹锁紧环式换热器内漏原因分析及改进措施.pdf

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    螺纹锁紧环式换热器内漏原因分析及改进措施.pdf

    CHEMICAL ENGINEERING DESIGN 化工设计2013,234 螺纹锁紧环式换热器内漏原因分析及改进措施 周育辉 胜利油田桩西精细化工有限责任公司东营257237 摘要结合某1.2 X10 t稳定轻烃加工装置螺纹锁紧环换热器E一106的内漏问题,对螺纹锁紧环的结构 特点及内漏原因进行分析探讨,找出泄漏原因,解决换热器内漏的问题。 关键词 螺纹锁紧环管板内漏 由于螺纹锁紧环式换热器具有耐高温、耐高 压、泄漏点少及密封可靠的特点,从20世纪90年 代以来便广泛地应用于国内各大炼油厂的加氢装 置中。胜利油田某公司1.2 X 10 t稳定轻烃加工装 置中拥有5台u型管螺纹锁紧环式换热器,其设 计都是采用HH型、双壳程,管板采用差压设 计。装置自2004年投人运行以来,通过日常生产 中对其进出口的工艺参数以及成品烷烃的产品质 量的观察,发现其中一台反应流出物/混合进料换 热器E一106出现了明显的内漏现象,经过紧 固内圈压紧螺栓勉强维持生产,至2012年装置大 修,对此换热器进行抽芯检查,发现并解决了换 热器内漏的问题。 1设备简介 1.1工艺参数 设备E一106工艺参数见表1。 表1 E一106工艺参数 1.2设备主要结构特点 螺纹锁紧环式换热器密封结构见图1。 5‘外圈螺栓,6‘内圈螺栓,7-顶销,9*外圈压环,1卜O-密封盘,120-波齿复合垫,13-0-压环,14.分合环,15.定位环,16.内部螺栓 180。分程箱,19-0-波齿复合垫二,20-0-波齿复合垫三,21-管箱盖板,22一螺纹锁紧环,23、24.定位销,25.内套简 图1 螺纹锁紧环式换热器密封结构示意图 }周育辉副经理,高级经济师,注册安全工程师。1996年毕业于石油大学华东化工机械制造与维修专业。从事石油化工加工生 产。联系电话05468871312,Emailzxjxhgzyh163.com。 周育辉螺纹锁紧环式换热器内漏原因分析及改进措施 35 1.3设备内漏情况介绍 因打雷导致电力系统晃电,装置原料油进料 泵P一1A跳停,紧急处理后,开启备用泵恢复进 料,虽然只有短短的几分钟,却使生产受到大幅 的波动。产品质量分析发现,戊烷的硫含量超标, 为1700lxg/g,在这之前为800lxg/g规定硫含量 为15001xg/g,并且产品硫含量在1200 2900xg/g之间波动,换热器的管壳程的换热温度 也出现异常波动。通过对定期采样数据进行分析 以及根据现场热紧换热器内圈螺丝的情况内圈 螺丝全部松动,确认E一106存在内漏现象,壳 程的物料漏人管程的精制戊烷当中,从而导致产 品质量不合格。 2换热器的结构 螺纹锁紧环式换热器由壳体、管束、螺纹锁 紧环22、压盖、管箱内套筒25等几大部分 组成,螺纹锁紧环换热器的内密封垫片200 用于管程与壳程的密封,外密封垫片120用 于管程与外界的密封。设备本身没有其它泄漏点, 因而在操作过程中的密封十分可靠。 螺纹锁紧环式换热器中管壳程之间的隔离和 密封在操作初期由卡在壳体沟槽内的分合环 14以及穿过分合环的内部螺栓16通过内套 筒25壳体的传递压紧内密封垫片,使垫片获 得足够的压紧力,实现管程与壳程问的密封。而 内圈螺栓6的作用在于在初期内部螺栓及分 合环提供的垫片压紧力不够的情况下,通过内顶 销7一内圈压环9一密封盘110一 管程内套筒25一管板再次压紧内密封垫片, 而不用拆卸壳体。 螺纹锁紧环式换热器中管程的隔离和密封 拧紧外圈螺栓5后,可通过外顶销7一外 圈压环10一密封盘110压紧外密封垫 片,实现管程与外界的密封。 内外圈压紧螺栓都具有压紧垫片并传递垫片 反作用力的作用,而垫片的反作用力最终由螺纹 承压环承担。螺纹承压环的外部和与之相配合的 管箱大简体的内部表面设计了相配合的螺纹,设 备安装之后,螺纹承压环的外螺纹和管箱简体的 内螺纹咬合,同时通过螺纹承压环和压盖承担管 壳程的内压和垫片反力,螺纹锁紧环换热器的名 称也正是由此而来。 由螺纹锁紧环式换热器的密封原理可以看出, 在操作过程中,如果检侧到设备发生内漏壳程 介质混入管程介质中,即可通过适当拧紧内圈压 紧螺栓增加对内密封垫片的压力,从而排除内部 泄漏。同理,当设备发生外漏管程介质泄漏, 即可通过拧紧外圈压紧螺栓压紧外密封垫片来排 除泄漏,这样,螺纹锁紧环式换热器在操作过程 中一旦发生介质的泄漏,不用停工即可通过有效 的手段将其排除,不影响装置的正常运转。 3换热器内漏分析 从螺纹锁紧环换热器的结构特点及其密封原 理分析,其内漏原因主要有以下几种 1管束存在腐蚀穿孔现象,由于压差关系, 壳程介质串入管程介质当中,导致管壳程短路。 2管板壳程侧密封面存在缺陷,致使密封 垫片未起到密封作用,致使密封失效。 3管程与壳程之间密封垫片损坏,造成管 壳程短路。 4换热管与管板焊口处存在缺陷或裂纹, 导致管壳程短路。 5内部螺栓预紧力不够,由于设备长期处 于高温高压状态运行,内部螺栓和管板垫片都有 可能出现应力松弛,蠕变造成密封性能下降,管 壳程问就会串漏。 结合装置螺纹锁紧环式换热器泄漏的具体情 况对以上几种原因分析可知,其中管束穿孔及换 热管焊口缺陷这几种情况都不适合本台设备的泄 漏现象,因为它们产生的结果都将导致换热器持 续泄漏,而不会因为随着内圈螺栓的紧固而内漏 消除,预紧力不够若产生在初期则开工阶段就应 该泄漏,后期则可以通过拧紧内圈螺栓,在生产 操作平稳的情况下可以确保不漏。因此,排除以 上几种可能,怀疑为管壳程垫片及管板密封面的 损坏才导致换热器内漏。 4失效原因分析及修复 4.1损坏情况介绍 在2012年8月大修的过程中对换热器E一106 进行了抽芯检查,发现问题跟之前预测的基本相 似,问题主要出现在管板壳程侧密封面见图2 及管程与壳程密封垫片200上见图3。

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