全焊接板式换热器在煤制乙二醇装置中的应用.pdf

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1、第53卷第2期2016年4月化工役■与一徂PROCESSEQUIPMENT&PIPING、，01．53No．2Apr．2016·簟元设备·全焊接板式换热器在煤制乙二醇装置中的应用钱泰磊，郑伟业，迟浩淼，叶晶，陈宁衡(中国船舶重工集团公司第七一一研究所能源装备事业部，上海201108)摘要：国内煤制乙二醇装置中工艺介质对铁离子含量有严格要求，且多具有腐蚀性，要求换热器与工艺介质接触的部分使用不锈钢材质，使得换热器的一次性投资成本过高。某公司200kt／a煤制乙二醇装置采用可拆全焊接板式换热器及板壳式换热

2、器作为换热设备用于装置中，运行状况良好，设备一次性投资、设备重量、占地面积、运行维护费用以及装置停车时间等都大为降低。关键词：板式换热器；全焊接；板壳式换热器：煤制乙二醇装置：腐蚀中图分类号：TQ051．5；TH122文献标识码：A文章编号：1009-3281(2016)02—0016-004乙二醇(简称EG)是一种战略意义极为重要的石油化工基础有机原料，用于生产溶剂、防冻剂、聚酯纤维及炸药等，用途广泛⋯。调查显示，2015年中国乙二醇总产能在7800kt，总产量在4250kt，进口量为8900kt，

3、进口依存度接近70％【2】。工业上目前生产乙二醇主要可分为以乙烯为原料的“石油路线”以及以煤制合成气为原料的“非石油路线”两种方法。传统的石油路线法(即乙烯氧化制得环氧乙烷，经水合制得乙二醇)对石油依赖性高，生产过程中耗水量大、耗能高。由于石油资源日益短缺，加之我国“缺油少气，相对富煤的特点”，具备的消耗少、能耗低、用水量小以及低排放等优势的煤制乙二醇工艺将极具竞争力，同时对于保障国家能源安全具有重要的战略意义⋯。煤制乙二醇生产工艺主要以草酸二甲酯(DMO)为基本中间体，煤制合成气经偶联得到草酸二甲酯

4、，草酸二甲酯经催化加氢后制得乙二醇【3】(如图1)。该工艺路线中产生的二甲醚、甲酸甲酯、乙醇酸甲酯、碳酸二甲酯及草酸二甲酯等中间工艺流体对于铁离子的含量有要求，而且显弱酸性，因此对于换热器等设备要求与工艺介质接触的部分应使用不锈钢材质。1现有换热器结构及性能特点目前，在煤制乙二醇工艺中低温甲醇洗、碳化反应、酯化反应、加氢反应等装置的贫富甲醇换热器、贫甲醇冷却器、反应进出料换热器、冷却器、塔顶冷图1煤制乙二醇工艺流程图041Fig．1Processflowdiagramofethyleneglycol凝

5、器等均采用管壳式换热器，同时由于部分工艺流体的特殊性质，材质上要求上述换热器管、壳侧均为304不锈钢。由于管壳式换热器传热系数低，使得其传热面积、设备重量大，设备造价较高，项目投资大大增加。2可拆全焊接板式换热器及板壳式换热器介绍2．1可拆全焊接板式换热器可拆全焊接板式换热器是紧凑型换热器家族中收稿日期：2015．12．06基金项目：国家重点基础研究发展计划(973计划)资助项目(2013CB228304)。作者简介：钱泰磊，(1989一)，男，江苏宿迁人，工程师。从事全焊接板式换热器技术支持工作。2

6、016年4月钱泰磊，等．全焊接板式换热器在煤制乙二醇装置中的应用·17的一种新产品，如图2所示，全焊接结构的板束被放置在四块靠螺栓固定的板框之间，上下分别有维持压力的顶板。四块面板上带有流体进出口的连接管嘴。全螺栓连接的结构使得壳体可以方便快速拆卸，方便对设备的清洗维护。同时由于板片与板片之间采用焊接的形式进行密封，没有密封垫片，因此可以应用于高温、高压的场合，设计温度及设计压力可达到400℃及4．0MPa【5]，已广泛应用于常减压蒸馏、轻烃回收、硫磺、EO／EG等条件苛刻的场合。换热板片特殊的波纹结

7、构使得流体在低流速下形成湍流，相同工况下其换热系数为管壳式换热器的2～5倍，其换热面积也仅为管壳式的20％～50％，在相同材质的情况下，设备投资将至少降低25％。①②③④⑤⑥⑦⑧⑨图2可拆全焊接板式换热器结构简图嘲Fig．2Schematicdiagramoffullyweldedplateheatexchanger2．2板壳式换热器板壳式换热器是集管壳式换热器与板式换热器优点于一身的新型换热设备【7】，如图3所示，其传热芯体是由独立的换热薄板经焊接而成，然后封入一个全焊接或者可拆的压力容器中。这种设

8、计使得板壳式换热器既具有板式换热器传热系数高、占地小的特点，又兼具管壳式换热器承温、承压能力强的优势，可用温度范围为一200～900℃，承受压力范围可至20MPat51。同时板壳式换热器结构灵活，既可做成高效的釜式重沸器，也可设计成多股流换热器。板壳式换热器已被广泛应用于石油、化工、制冷、制药等行业，在满足客户需要的同时也大大降低了投资与运行成本。3技术经济性能对比针对某公司200kffa煤制乙二醇装置为例，根据具体的工况条件，以及可拆全焊接板式换热器和