【正文】 3～8排，管子材料一般為碳鋼。風(fēng)機也可裝于管束上部，進行誘導(dǎo)式通風(fēng)，空氣自下而上流動。在管束下面用軸流式風(fēng)機，強制空氣吹過管束將管內(nèi)流體冷凝冷卻。它由軸流風(fēng)機以及一組或幾組放在框架之上的管束所組成。62 空冷器1．普通空冷器空氣冷卻器用空氣作冷卻介質(zhì)，使空氣錯流通過翅片管外側(cè)，使管內(nèi)的熱介質(zhì)發(fā)生冷凝或冷卻的換熱設(shè)備。但是，相應(yīng)的其殼程壓降提高，分程隔板密封處易泄漏。5． 雙殼程換熱器 雙殼程換熱器，其結(jié)構(gòu)與浮頭式換熱器、u形管換熱器與固定管板換熱器相同，所不同的是在管束中心放置一塊縱向隔板，折流板被上下隔開，用密封片將殼程一分為二，改變了殼程介質(zhì)的流動方式．增加了流體的湍流程度，管殼程介質(zhì)呈純逆流流動，無溫度交叉。但管子內(nèi)壁在U形彎頭處不易清洗，壞管不易更換。在同樣直徑情況下的所有換熱器中換熱面積最大，其結(jié)構(gòu)較簡單、緊湊，在高溫、高壓下金屬耗量最小，目前加氫高壓換熱器已全部采用U形管換熱器。圖64 浮頭式換熱器結(jié)構(gòu)剖面圖4． U形管式。此外，檢修時整個管束可以從殼體抽出，清洗和換管較方便，對流體也沒有限制。圖63 帶膨脹節(jié)的固定管板式換熱器外形圖3． 浮頭式 由于煉油廠中換熱過程大多是在較高溫差和壓力下進行的，故浮頭式換熱器得到了廣泛的應(yīng)用。如圖所示，在殼體上裝有波形膨脹節(jié)，可補償部分熱膨脹量，以減少由于管、殼程溫差引起的熱應(yīng)力。管板式換熱器的管板兼做法蘭，與殼體間采用不可拆的焊接連接；而浮頭式、填函式和U形管式換熱器的固定端管板被夾持在殼體法蘭和管箱法蘭之間，是可拆連接，因此管束可以抽出進行清洗和檢修。但當(dāng)管子與殼體溫差很大時，由于各自的膨脹量不同會產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力，甚至?xí)茐墓茏优c管板的連接造成泄漏，所以它適用于冷熱流體的平均溫差不超過60～80C的場合。三．幾種典型的管殼式換熱器1． 固定管板式。浮頭和殼體不固定，管束可以自由脹縮并可抽出，由此避免了管束和殼體因溫差產(chǎn)生的熱應(yīng)力。4. 浮頭結(jié)構(gòu)。這不僅提高了傳熱效果，也起到了支撐管束的作用。圖62 分程隔板布置形式3．折流板。通常把流體在管束內(nèi)由管箱到另一端(如浮頭)，或由另一端到管箱的流動次數(shù)叫管程數(shù)。2．管束的分程。管子在管板上的排列有三角形排列和正方形排列。對高溫高壓換熱器可采用脹焊聯(lián)合的方法。圖61 管殼式換熱器結(jié)構(gòu)類型二． 管殼式換熱器的結(jié)構(gòu)特點 1．管子與管板。它由脹接(或焊接)在管板上的管束裝于圓筒形外殼內(nèi)組成，見圖。167。由于器內(nèi)流體(熱流體及冷流體)的流動，與管壁之間以對流方式交換熱量，而管壁內(nèi)部又以導(dǎo)熱方式進行傳遞熱量。按照換熱時流體的熱量傳遞方式換熱設(shè)備可分為間壁式、直接混合式和蓄熱式三種類型，間壁式換熱器是化工煉油裝置中應(yīng)用最為廣泛最主要的類型。1. 換熱設(shè)備的分類管殼式換熱器目前在石化工業(yè)中應(yīng)用最為普遍，占總量的90%以上。換熱設(shè)備是煉油廠最廣泛使用的設(shè)備，約占工藝設(shè)備總投資的12%～20%，占工藝設(shè)備重量的25％～50％，檢修工作量有時占總檢修工作量的60%～70%。6 換熱設(shè)備在煉油和化工生產(chǎn)中，傳熱過程是石油化工生產(chǎn)中一個極其普遍的組成部分。溫度、壓力等參數(shù)的數(shù)值及變化，當(dāng)壓力超高時安全閥自動起跳，及時泄放物料，以維持器內(nèi)壓力不超過規(guī)定值，為安全使用壓力容器提供了可靠的保證。附圖51為加氫精制裝置高壓分離器D54102的結(jié)構(gòu)剖面圖。同時具備以上3個條件的容器稱為壓力容器。2． 容器內(nèi)徑≧，且容積V≧。壓力容器的工作條件一般較為苛刻，除承受介質(zhì)的壓力外，還常處于高溫或低溫的狀況下，容器內(nèi)的介質(zhì)往往存在不同程度的腐蝕性。附表41 ：聯(lián)合加氫裝置板式塔數(shù)據(jù)表167。4． 淹塔(液泛)此種現(xiàn)象的發(fā)生是由于塔內(nèi)汽、液相負荷都過大而引起的。由于液體沒有和塔板上的氣體充分接觸就漏到下層塔板，所以降低了塔板效率。3． 泄漏此種現(xiàn)象的發(fā)生是由于塔板上的氣相負荷過小而引起的。液體流入降液管時常帶有大量的汽泡，它在管中應(yīng)有足夠的停留時間以便沉降，使泡沫分離成氣體與清液，氣體上升回到上層塔板。這種現(xiàn)象的發(fā)生，一方面降低了塔板的分餾效果，另一方面由于在氣體負荷加大時，氣速的增加使氣液攪動加劇，而有利于傳質(zhì)過程的進行。在正常操作時，氣體通過塔板的鼓泡組件，與塔板上的液流相遇，塔板上的液體即被氣流所攪動、分散，并吹起而在塔板上面形成泡沫層。167。（六） 通道板 為進行塔內(nèi)清洗和檢修，使人能進入各層塔盤，可在塔盤板接近中央設(shè)置一塊內(nèi)部通道板，通道板一般是上下可拆的。凹型受液盤能保證降液管下部在各種情況下都為液體封住，而且對降液管中流下的液體起緩沖作用，避免了液體直接由降液管涌向塔板而影響附近幾排浮閥或篩孔的正常鼓泡。溢流堰和降液管連在一起。弓形降液管應(yīng)用最廣，在雙溢流的塔板中需同時應(yīng)用弓形和矩形降液管。但需采用兩種結(jié)構(gòu)不同的塔板。液體在相鄰兩層板上的流向相反。2． 雙溢流(分離流向) 塔板上液體分成兩股流動。液體橫流過塔板，通過另一端的降液管流至下層塔板。167。由于下層塔板的壓力高于上層塔板的壓力，液體由降液管流至下層塔板時是由低壓流向高壓，再加上液體通過降液管流動時還需克服一定的阻力，因此降液管中的液面必定高于塔板上的液面。當(dāng)氣泡在液層表面破裂時會夾帶出一部分液滴，所夾帶液滴中較大的液滴在氣流進入上層塔板以前還能回落到該板上，但較小的液滴將隨上升氣流被夾帶進入上層塔板上，這種現(xiàn)象稱為霧沫夾帶。43 塔板的工作原理當(dāng)流體由上層塔板的降液管流下進入塔板后，就沿橫向流經(jīng)塔板至出口堰，經(jīng)降液管流入下一層塔板。iii 圓形泡罩 氣體由升氣管進入泡帽，然后經(jīng)泡帽和升氣管間的回轉(zhuǎn)信道，穿過泡帽上的齒縫與塔板上的液體接觸形成鼓泡層。ii 浮閥 氣體通過安裝在塔板上的浮閥單元形成鼓泡層、泡沫層。塔板類型很多，其主要區(qū)別即在所采用的鼓泡構(gòu)件不同。c 入口堰 對進入塔板的液體起分布和緩沖作用，有些塔不設(shè)入口堰，側(cè)線抽出口設(shè)有。42．塔板的結(jié)構(gòu)及類型塔板的主要部件有：a 降液管 板上的液體通過降液管流至下一層塔板。綜上所述，精餾過程的原理可以敘述如下：高溫低濃度(指低于與液相成平衡的汽相濃度)的汽相與低溫高濃度(指高于與汽相成平衡的液相濃度)的液相接觸，同時傳熱傳質(zhì)，汽相部分冷凝，液相部分汽化，結(jié)果汽相溫度降低，其中輕組分得到提濃，液相溫度升高，其中重組分得到提濃，此過程多次重復(fù)即可在塔頂和塔底得到合乎要求的產(chǎn)品。原因在于蒸餾塔底溫度太高，找不到適當(dāng)?shù)臒彷d體，而且塔底重油不適宜于較長時間加熱。提餾段中的汽相則作為精餾介質(zhì)—汽相回流。1． 精餾和回流的作用 精餾段所起的作用是將進入的汽相混合物中輕組分提濃，在塔頂?shù)玫胶细竦漠a(chǎn)品，液相回流則起著精餾介質(zhì)的作用。塔內(nèi)設(shè)有若干層塔板，塔板是汽、液相間傳質(zhì)傳熱的場所。塔底裝有再沸器，來自塔底的液體在此部分汽化，氣相返回塔底，液相作為塔底產(chǎn)品。41精餾原理下圖為一典型的精餾塔，待分離的原料自中部某處進入，進料板以上稱為精餾段，以下則稱為提餾段。塔設(shè)備的結(jié)構(gòu)包括塔體、支座(裙座)、除沫器、接管、人孔及塔內(nèi)件。傳統(tǒng)的圓形泡帽(罩）塔已逐漸被各種浮閥，篩板等強度和效率較高的塔板所代替。兩相的組分濃度沿塔高呈連續(xù)變化。② 在填料塔中，塔內(nèi)裝填一定高度的填料。① 在板式塔中，塔內(nèi)裝有一定數(shù)量的塔盤，氣體自塔底向上以鼓泡噴射的形式穿過塔盤上的液層，使兩相密切接觸，進行傳質(zhì)。在塔設(shè)備中能進行的單元操作有精餾、吸收、解吸、氣體的增濕和冷卻等。4 塔設(shè)備塔設(shè)備是化學(xué)工業(yè)、石油工業(yè)、石油化工等生產(chǎn)中最重要的設(shè)備之一。烘爐曲線見下圖。為防止因溫度突然上升，爐子耐火材料里水份急劇汽化體積膨脹，使耐火襯里和耐火磚產(chǎn)生龜裂、脫落，所以新爐子投用前(包括老爐子修耐火襯里后)必須先烘爐，從而脫除爐體耐火磚襯里材料的自然水、結(jié)晶水，增加材料的強度和使用壽命。因此應(yīng)定期吹灰?？諝忸A(yù)熱器除了露點腐蝕外，積灰堵塞也是另一個重要問題。當(dāng)排煙溫度低于露點溫度時，煙道、余熱回收系統(tǒng)、熱管表面將產(chǎn)生酸腐蝕，引起管子腐蝕穿孔。煙氣的露點溫度是變化的，影響主要因素有二個：燃料中的硫含量和空氣中濕度。產(chǎn)生低溫硫酸腐蝕，此現(xiàn)象即所謂的煙氣露點腐蝕。但煙氣出口溫度不能任意降低，因為它不僅受到原料入爐溫度的限制，而且由于煙氣中硫化物的腐蝕作用，煙氣排出溫度還必須高于煙氣的露點溫度。保證加熱爐良好燃燒時的最低煙氣氧含量在3～4％(體積）左右。所以，在保證燃料完全燃燒的前提下，應(yīng)盡力降低加熱爐的過?？諝庀禂?shù)。同時也增加了排出的煙氣量，使煙氣從煙囪帶走的熱損失增加，全爐熱效率降低(，%左右）。過?？諝庀禂?shù)是影響管式爐性能，特別是全爐熱效率的一項重要指標。但由于爐子在實際操作中，空氣與燃料的混合總不能非常均勻，所以要使燃料完全燃燒，必須供給比理論空氣量多的空氣。冷凝端的液體靠重力自然回流，熱管放置傾斜度大于7176。熱管表面是一個密封的殼體，高度真空，管內(nèi)裝有一定量的揮發(fā)性液體，稱之為工質(zhì)；沿管內(nèi)壁鋪設(shè)一定厚度的毛細材料，稱為管芯。熱管換熱器熱管是一種高傳熱效率的設(shè)備，依靠其內(nèi)部工質(zhì)在一個抽成高真空的封閉殼體內(nèi)循環(huán)相變而傳遞熱量的設(shè)備。冷空氣由空氣鼓風(fēng)機送入熱管空氣預(yù)熱器與煙氣換熱后經(jīng)熱風(fēng)道供爐底燃燒器使用。圖32 圓筒爐結(jié)構(gòu)圖余熱回收系統(tǒng)為了提高加熱爐的熱效率，加氫精制裝置的1臺加熱爐和加氫裂化裝置的2臺加熱爐分別設(shè)置了下置式熱管式空氣預(yù)熱器系統(tǒng)，并設(shè)有鼓風(fēng)機和引風(fēng)機。圖31 箱式加熱爐結(jié)構(gòu)圖分餾塔進料加熱加熱爐（F53201） F53201為輻射對流型圓筒爐，（如圖）。加熱爐輻射室側(cè)墻上部、端部及爐頂采用耐火纖維制品爐襯，側(cè)墻下部襯里采用高鋁隔熱耐火磚及耐火纖維制品背襯結(jié)構(gòu)，爐底襯里采用耐火磚干砌及輕質(zhì)澆注料背襯結(jié)構(gòu)，對流室、煙道及煙囪的襯里全部采用輕制澆注料。翅片管的材質(zhì)為20鋼，翅片材質(zhì)為碳鋼，管材國內(nèi)采購。由于管內(nèi)被加熱介質(zhì)為H2+油，且含H2S，操作溫度、壓力較高，所以F53101輻射爐管及對流室的兩排遮蔽管材質(zhì)均采用ASTMA312 TP347，2管程。輻射盤管采用單排水平管雙面輻射布置，其目的在于保證管內(nèi)兩相流動能達到理想的流型，并且使得管外熱強度和 管壁溫度較為均勻，提高管材利用率。四. 本裝置加熱爐系統(tǒng)的特點和技術(shù)參數(shù)反應(yīng)進料加熱爐（F5310F54101）F5410 F53101分別為加氫精制進料反應(yīng)加熱爐和加氫裂化進料反應(yīng)加熱爐，皆屬雙室水平管箱式爐，（如圖）。爐墻上的適當(dāng)位置有各種門孔，如看火窗、人孔防爆門和爐管檢查孔等。一般用耐火材料、絕熱材料和保溫材料組成。 煙囪和煙道：將爐膛產(chǎn)生的煙氣排入大氣，其內(nèi)部均用耐火和保溫材料襯里，為了調(diào)節(jié)燃燒室內(nèi)的壓力，煙道中裝有活動的煙道擋板。 爐管：是爐子的主要組成部分，它是被加熱流體的通道，管子間用回彎頭連接起來形成連續(xù)的蛇形管。 對流室：將從輻射室流入的高溫?zé)煔夂突鹧嫠懦龅氖Ｓ酂崃恳詫α鱾鳠岱绞絺鹘o敷設(shè)在室內(nèi)的對流爐管。 輻射室：將在燃料燃燒時產(chǎn)生的高溫?zé)煔饧盎鹧嫠懦龅臒崃恳暂椛鋫鳠岬男问絺鹘o敷設(shè)在室內(nèi)的輻射爐管。它可分為氣體燃燒器，液體燃燒器和油—氣聯(lián)合燃燒器。三. 加熱爐的結(jié)構(gòu)主要部件有燃燒器、爐管、爐體、煙囪、爐體保溫、防爆門、空氣預(yù)熱器等。二. 管式加熱爐的工作原理管式加熱爐一般由輻射室、對流室、余熱回收系統(tǒng)、燃燒器以及通風(fēng)系統(tǒng)五個主要部分組成，其工作原理：爐底的燃燒器（火嘴）因油（氣）燃燒的高溫火焰，其熱量以輻射傳熱的方式，將大部分熱量傳給輻射室（爐膛），通過爐管（輻射管）將內(nèi)部流動的介質(zhì)（油品等）加熱，高溫?zé)煔膺M入對流室，以對流的方式，繼續(xù)將部分熱量傳給對流室爐管內(nèi)流動的介質(zhì)，降至200℃左右的煙氣經(jīng)煙囪排入大氣。此值越高，完成相同熱任務(wù)所消耗的燃料越少。此值越高，完成相同熱任務(wù)所需的傳熱面積越小。3． 爐管表面熱強度指單位時間內(nèi)單位爐管表面積所傳遞的熱量，單位為KJ/(m2h或W/m3。此值越大，爐子的生產(chǎn)能力越大。根據(jù)爐型結(jié)構(gòu)的不同，管式爐又分為箱式爐、立式爐和圓筒爐等。前者如常壓爐、減壓爐，原料在管內(nèi)只起到加熱（包括汽化）的作用；后者如裂解爐、焦化爐，原料在爐內(nèi)不僅被加熱，同時還應(yīng)保證有一定的停留時間進行裂解或焦化反應(yīng)。管式加熱爐的類型很多。一. 管式加熱爐的分類和主要工藝指標加熱爐的發(fā)展有一個從簡單到復(fù)雜，從熱效率低走向熱效率高，從不安全到安全的逐步完善的漫長歷程。 管式加熱爐中消耗的燃料量，其費用約占操作費用的60－70％。加熱爐是管式加熱爐的簡稱，是一種火力加熱設(shè)備。它們往往同時發(fā)生，但在不同的場合又占有不同的地位，熱輻射的規(guī)律與導(dǎo)熱和對流有著根本的區(qū)別。167。它具有良好的抗氫腐蝕性和較高的蠕變強度，內(nèi)表面雙層堆焊奧氏體不銹鋼，過渡層309L、表層347。操作中嚴格遵守操作規(guī)程，避免異常升溫和緊急停車，在正常停工時要采取釋氫措施。當(dāng)設(shè)備壁溫在121℃以下時（如用低溫韌性較好的材料，此數(shù)值可降低），限制設(shè)備內(nèi)壓，使產(chǎn)生的膜應(yīng)力不超過材料屈服強度的20％。因此停工時冷卻速度不能太快，使鋼中吸藏的氫盡可能釋放出來。材質(zhì)選用除滿足強度條件外，還需考慮氫脆、氫腐蝕、硫化氫腐蝕、鉻鉬鋼的回火脆化、硫化物應(yīng)力腐蝕開裂和奧氏體不銹鋼堆焊層剝離現(xiàn)象等因素。167。二． 反應(yīng)器筒體反應(yīng)器筒體是由帶大法蘭的上頭蓋、筒體和下封頭組成，上頭蓋兼作人孔，密封采用八角墊密封。在測量截面上間隔120176。⑤ 底部出口收集器底部出口收集器的作用是支承催化劑，疏導(dǎo)反應(yīng)物料，使催化劑顆粒不流