基于常减压装置换热器结垢的实验研究

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1、中国石油大学（华东）硕士学位论文常减压装置换热器结垢的实验研究姓名：马业超申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：陈宏刚;赵辉20090501摘要随着原油性质的恶化，常减压换热器内的结垢问题亟待解决。到目前为止，我国在原油结垢特点方面还缺乏系统的实验研究，定量的实验数据则更少，一定程度上阻碍了除垢技术的发展。本课题针对这一现状对国内绥中36．1型高酸原油的结垢特点展开实验研究。当前，对原油结垢的研究主要集中在测定原油结垢热阻和结垢速率、探求有效的预测模型和考察换热操作条件对结垢的影响等方面。本文首先根据传热学原理，从理论上分

2、析了结垢热阻值测定的实验方法和原理。其次，自行设计了高压釜式实验装置，模拟了换热器表面在原油中的传热和结垢过程，应用组态软件采集和记录实验测量的传热表面温度、原油主体温度和加热功率，通过分析传热系数的变化得出原油的结垢热阻和结垢速率，并根据结垢速率的大小考察换热操作条件对原油结垢的影响。本文分别考察了原油主体温度、传热表面温度、雷诺数和压力对原油结垢的影响。随着传热表面温度的升高，沉积物增多，反应的诱导期缩短，结垢速率加快。初始的传热表面温度从3100(2升高到380℃，结垢速率增大了约6倍。与传热表面温度相比，膜层温度对结垢

3、速率的影响强度更大，计算得出结垢反应的活化能是28．5kJ／mol。当初始的传热表面温度恒定，原油主体温度在200℃～280℃的范围内，随着温度的上升，原油主体内的化学反应加强，结垢热阻和结垢速率增大。雷诺数对结垢的影响作甩比较复杂，在传热表面温度、主体温度、压力等操作条件恒定时，搅拌雷诺数在7000,--12760的范围内不断增大时，原油的结垢热阻和结垢速率呈减小的趋势变化，表明沉积和附着作用或者热边界层附近的化学反应是整个结垢反应的控制步骤。雷诺数对结垢速率影响的幂指数是一O．35。原油在不同压力条件下的结垢趋势几乎相同，

4、压力对结垢反应的影响相对较小，甚至可以忽略。最后在实验数据的基础上，对Polley结垢临界预测模型进行了改进，并对改进后模型预测的准确性进行了验证。关键词：常减压，换热器，原油高温结垢，结垢热阻，结垢速率，结垢临界模型ExperimentalStudyontheFoulingofHeatExchangersintheCrudeDistmationUnitMaYechao(ChemicalTechnology)DirectedbyProfessorChenHonggang，ZhaohuiAbstractWiththeworseo

5、fthecrudeoilproperty，itisnecessarytosolvethefoulingofheatexchangersinthecrudedistillationunit(CDU)．Sofar,systematicexperimentalstudyonthecrudeoilfoulingfeatureisabsentathome，thequantitativeexperimentaldataisevenless，whichholdsupthedevelopmentofthecleaningtechnology．

6、ThethesiswhichisaimedatthissituationresearchesthefoulingcharacteroftheSuiZhong36—1sourcrudeoil．Atthemoment，thestudiesofthecrudeoilfoulingcharactermainlyfocusonthemeasurementofthefoulingresistanceandfoulingrate，thedisquisitionofeffectiveforecastingmodels，theinvestiga

7、tionoftheheatinterchangeoperationcondition，andSOon．Thethesis，onthebasisofthethermalconductionrule，firstlyanalyzedtheexperimentapproachandtheoryonthemeasurementofthethermalfoulingresistance，andsecondlyself-designedtheautoclavetestapparatus，simulatedheattransfersurfac

8、eandfoulingincrudeoil，appliedtheKing—ViewsofttOacquireandrecordthesurfacetemperature，bulktemperature，heatingcapacity,bymeansofanalyzingthe