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    板壳式热交换器结构及应用概述.pdf

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    板壳式热交换器结构及应用概述.pdf

    第43卷第3期 2014年5月 石油化工设备 PETR0一CHEMICAL EQUIPMENT V0l_43 NO.3 May 2014 文章编号10007466201403005405 板壳式热交换器结构及应用概述 纪 强 ,芦娅妮 ,高 磊 ,张莹莹 ,梁学峰 1.抚顺化工机械设备制造有限公司,辽宁抚顺 113000; 2.辽宁石油化工大学机械工程学院,辽宁抚顺 113000 摘要板壳式热交换器是一种新型高效紧凑式热交换器,结合了传统管壳式热交换器和板式热交 换器的优点。结合近年来国内外板壳式热交换器的发展现状,从结构和应用方面对板壳式热交换 器进行了简单介绍。 关键词板壳式热交换器;结构;板束;应用 中图分类号TQ051.5;TE965 文献标志码B doi10.3969/j.issn.10007466.2014.03.014 Summarization on Structure and Application of Plate and Shell Heat Exchanger J1 Qiangt,LU Ya-ni ,GAO Lei2,ZHANG Ying-yingz,LIANG Xue-feng 1.Fushun Chemical Machinery Equipment Manufacturing Co.Ltd., Fushun 1 1 3000,China; 2.Department of Mechanical Engineering,Liaoning Shihua University,Fushun 113000,China AbstractPlate and shell heat exchanger is a kind of new style highefficiency and compact heat exchanger,and the heat exchanger combines the advantages both the tubeandshell heat ex changer and shell heat exchanger.The development of the status around the plate and shell heat exchanger at home and abroad in recent years is described and the aspects of its structure and ap plication simply are introduced. 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[17]Arnold K E.Water Treating in a Vertical Series Coa lescing FlumeUSA,US 4 720 341[P].1988. 张编 收稿日期20131202 作者简介纪强1981一,男,辽宁桓仁人,工程师,学士,主要从事压力容器设计及焊接制造方面的工作。 石油化工设备 2014年第43卷 2.2 板管型板壳式热交换器 板管型板壳式热交换器主要由板管束和壳体两 部分组成,其整体结构见图2。将冷压成型的成对 板条的接触处严密焊接在一起,构成一个包含多个 扁平流道的板管,见图3。多个宽度不等的板管按 一定次序排列,为保持板管之间的间距,在相邻板管 的两端镶进金属条,并与板管焊接在一起,板管两端 部便形成管板,从而使许多板管牢固地连接在一起 构成板管束。将板管束装配在壳体内,A流体在板 管内流动,B流体则在壳体内的板管间流动。 B流体 ‘ 图2 板管型板壳式热交换器整体结构 A流体 图3 板壳式热交换器板管结构 2.3 新型板壳式热交换器 为满足工业装置大型化发展的要求,早期由金 属条焊接而成的板束已逐渐被金属波纹板片组成的 板束所替代,形成了新型板壳式热交换器。新型板 壳式热交换器板管由若干层有凸凹纹的波纹板以凸 纹对凸纹、凹纹对凹纹互相重叠组合而成。首先组 焊2块成型好的板片两侧的纵向长焊缝,再将设计 要求数量的板管叠合组成板束,在板束两端焊接板 管与板管间的横焊缝,最后将板束与连接板焊接,形 成板壳式热交换器的板束结构口 ,见图4。 文献E153中介绍了一种大型板壳式热交换器, 由不锈钢波纹板组成的板束安装在压力壳内,提高 了板壳式热交换器的安全可靠性。 焊缝 图4新型板壳式热交换器板束结构 3板壳式热交换器的应用 板壳式热交换器板型结构设计合理,传热与流 动阻力特性匹配合理,故传热效率高、压降低且综合 性能好,适用于传热效率高、结构紧凑和压降小的 气一气、气一液及液一液换热场合,将成为管壳式热交换 器的替代产品E]。近年来,板壳式热交换器在欧美 等发达国家已竞相开发研制,并在炼油化工、冶金和 环保等领域广泛应用,如炼油厂的重整进料热交换 器、塔顶冷凝器、水冷器及空气预热器等。我国板壳 式热交换器经过近年来的发展,结构多种多样,应用 范围也从催化重整装置延伸到常减压蒸馏、甲醇、芳 烃和合成氨等装置_I 。 3.1 重整装置 我国先后引进的大型板壳式重整进料热交换器 分别用于中石化金陵分公司与辽阳石化分公司 6O万t/a重整装置上,由于板壳式热交换器传热效 率高,能有效降低热端和冷端温差,使加热炉和空冷 器负荷减小,从而节约了设备投资和操作费用,节能 效果十分显著u 。 2000年,国内首台350 m 板壳式两段混氢热 交换器在中石油克拉玛依石化分公司30万t/a催 化重整装置中投用。2002年,国内首台3 000 m 板 壳式进料热交换器在中石油乌鲁木齐石化分公司的 4O万t/a连续重整装置中使用。2006年,国内首台 4 000 m。板壳式重整进料热交换器在中石油抚顺石 油三厂的60万t/a连续重整装置中使用。2007 10,上海高桥石化分公司60万t/a连续重整装置扩 能改造至80万t/a,进料热交换器E-2Ol选用了板 壳式热交换器,自装置投用以来运行良好 。 2008一l1,中石化燕山石化分公司8O万t/a重整装 置板壳式进料热交换器顺利投用,装置负荷最高达 第3期 纪强,等板壳式热交换器结构及应用概述 57 8O ,运行情况良好。2009-05,福建联合石油化工 有限公司140万t/a芳烃联合装置重整进料热交换 器顺利投用。2009年,国内首套全部采用国产超大 一一 型板壳式热交换器的中石化上海金山石化分公司 6O万t/a PX装置包括重整、歧化、异构化操作单 元顺利运行,其性能完全满足PX装置关键设 备进料热交换器的设计要求[1 。我国大型板 壳式热交换器的成功应用,填补了国内在该产品技 I-3] 术上的空白,并且结束了板壳式热交换器依赖进口 的历史。 3.2 歧化装置 歧化装置是大型芳烃联合装置中的核心单元, r ] 而进料热交换器是承担回收装置热量的核心换热设 备。在歧化装置中,进料热交换器必须满足冷、热流 进、出口温差大,流量大,热负荷高,阻力降要求高等 要求,而板壳式热交换器具有换热效率高、端部温差 小及压降低等优点,因此成为歧化装置进料热交换 器的最佳选择l2 。 200812,中石化金陵分公司60万t/a对二甲 苯联合装置歧化反应板壳式进出料热交换器顺利投 用,装置投用后虽然由于油管线内部杂物堵塞分布 r6] 器,造成分布器压降过高,但经清理后恢复正常。 3.3异构化装置 中石油乌鲁木齐石化分公司100万t/a对二甲 苯芳烃联合装置是目前世界上单系列最大规模的对 二甲苯生产装置,该装置设备国产化率达到95 。 r,] 整个联合装置总共由8套大型生产单元组成,其中 300万t/a异构化单元中,混合进料热交换器E一2701 为超大型全焊接板壳式热交换器,换热面积达到了 10 500 rrl ,是目前国内在用的单台换热面积最大的 国产板壳式热交换器『2 。该热交换器运行良好、安 全可靠,完全可满足装置长周期满负荷运行要求,将 为国产板壳式热交换器在大型芳烃装置中的推广应 用起到积极的示范作用。 4 结语 [9] 对板壳式热交换器的结构和应用情况进行了概 WANG Jian-guo.Structure and Heattransfer Per ance of Shellandtube Heat Exchanger[J.Tianjin Construction Technology,2007,17B075961. 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Large-scale Plate Shell Heat Exchanger Application in Isomerization Process Unit[J].Petrochemical Equip ment,2012,4147577. 张编 欢迎订阅石油化工设备期刊 石油化工设备期刊系经国家科委和新闻出版署共同审核批准,中国石油和石油化工设备工业协会与 兰州石油机械研究所合办的全国性期刊,面向全国石油化工、炼油、化工、化肥行业以及相邻的制药、轻工、动 力、机械等诸领域的工程技术人员、大专院校师生、经营管理人员和技术领导干部。开设有标准化、试验研 究、设计计算、专题评述、技术经济评述、制造技术、技术应用、经验交流、文献题录以及图片信息舞台等栏目, 并有丰富的产品广告信息。 本刊系美国化学文摘CA收录期刊,荷兰Elsevier收录期刊,中国科技核心期刊中国科技论文统计 源期刊,自1995年起被美国工程信息公司Ei定为Ei Page One数据库收录期刊,1996年入编中国学术 期刊光盘版CAJCD,1998年加人中国期刊网。先后荣获全国机械行业优秀科技期刊一等奖,第五 届、第六届全国石油和化工行业优秀期刊一等奖和甘肃省优秀期刊。国内外公开发行,双月刊,大16开 本,单价2o元,全年订价12o元。全国各地邮局均可订阅,邮发代号5419。 逾期订阅者可向本刊杂志社索取订单。 地 址甘肃省兰州市安宁区蓝科路8号730070 Emailsyhgsb163.com 电 话09317639660,02157207611 传 真09317639669,02157208839

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