1、概況

某公司原料加氫處理裝置由中石化洛陽工程公司設計，其高壓換熱器采用傳熱效率高、節省占地的新型纏繞管式換熱器。該裝置自2016年5月開始運行以來，其高壓換熱器系統管程側壓差多次升高，系統換熱效率降低，造成系統反應系統壓差上升，裝置被迫停工檢修消缺，因此解決高壓換熱器系統壓差上升對裝置長周期運行具有重要意義。

1.1?換熱流程概況

裝置外來混合原料油經加氫進料泵升壓后與壓縮機出口混合氫混合，依次經過熱高分氣/混合進料換熱器（E-104）管程、反應流出物/冷混合進料換熱器（E-103）管程、反應流出物/熱混合進料換熱器（E-101）管程、精制反應流出物/混合進料換熱器（E-106）管程換熱后進入反應進料加熱爐加熱至反應所需溫度，再進入加氫反應器進行反應。

1.2?設備概況

裝置原料側共設置4臺高壓纏繞管式換熱器進行原料取熱，該組換熱器設計參數如表1：

纏繞管式換熱器主要結構由殼體、封頭、纏繞換熱管等部件組成（如圖1），管程入口設置入口分布器（如圖2），主要作用提高原料中氣、液組分混合效果和過濾介質中機械雜質和生成垢物組分。其中，E104采用下進上出，E101、E103、E106采用上進下出，其入口分配器E104設置在設備在下部，其它換熱器設置在設備上部。

2、問題分析

2.1?問題說明

2017年8月裝置檢修開工后反應系統壓降逐步呈上升趨勢，2018年4月17日，裝置通過工藝調整后，系統壓降降低平穩運行一個月后系統壓力再次快速上漲。通過系統壓降、換熱器管程壓降分析，系統壓降隨換熱器管程壓降上升而上升。壓降變化圖，如圖3：

2.2?問題分析

高壓換熱器管程側壓力上升，說明其管程系統存在堵塞情況，根據設備結構分析，其堵塞位置通常位于入口分布器和纏繞管束內；根據換熱器換熱溫度變化，換熱器換熱效率基本未發生變化，選取其中一臺E106分析見如圖4，其它換熱器換熱效率趨勢相同。根據換熱器管程側壓降及溫差變化說明其壓降升高的根本原因位于換熱器入口分布器處。通過現場拆檢確認，E104入口分布器未發現其堵塞物，E101、E103、E106入口分布器堵塞嚴重，約50%的分布孔被堵塞，見圖5。

3、解決措施

依據換熱器管程入口分布器結構和壓降產生原因，E101、E103、E106管程入口分布器由原始點狀圓孔結構（見6）優化為長圓孔結構（見7）；改造后入口分布器流通截面積由原來0.1?m2提高至0.7?m2即流通面積提高7倍；E104管程入口分布器不作調整。

根據設備工藝介質運行參數及優化后設備結構，利用Fluent軟件對換熱器入口分布器進行流體仿真分析，以滿足防堵塞、低壓損及優化流體分布需求。因其E101、E103、E106換熱器介質物性參數（見表2）、結構特點相近，故選取苛刻度較高的E106作為核算樣本。圖8為E106管程入口分布器優化結構示意圖及壓降分布云圖。由圖可知，原料介質流經分布器的進出口壓降約為原始開圓孔結構的10%，其余兩臺壓降更小。

圖9為三種結構管板入口截面處的流體分布云圖。由圖可知，原始開圓孔結構、優化結構相比無分布器流體分布效果均得到改善，改造前后兩種結構均符合流體分布要求。

4、改造效果

改造后入口分布器于2018年投用，在氣相狀態下，換熱器管程系統壓降由改造前0.3?MPa降至改造后0.1?MPa，符合Fluent軟件對換熱器入口分布器進行流體仿真分析結果，見圖11。

2019年設備投用后，換熱器管程系統溫差未發生變化，說明分布器改造未對換熱存在影響，選取其中一臺E106換熱溫差變化進行分析，其它換熱器趨勢相同。

5、結論

針對換熱器管程系統壓降過高，對其堵塞原因進行分析，通過優化E101、E103、E106入口分布器結構，其流通截面積由0.1?m2提高至0.7?m2，降低了系統壓降，減少垢物于分布器的累積，優化結果符合工藝的防堵塞、低壓損及優化流場的需求，裝置長周期運行效果大幅提升，改造效果顯著。

參考文獻

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[3]李大東.加氫處理工藝過程[M].北京：中國石化機出版社，2004：44~47.

[4]余鏡湖，許佳貴.淺析渣油加氫高換壓降升高原因及對策，中國石化加氫科技情報站，2019：79-87.

作者簡介

孫玉柱，2017年畢業于華東科技大學化學工程與工藝專業，現工作于中海石油寧波大榭石化設備管理崗位。工程師，研究石化設備方向。

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