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螺旋板换热器化学清洗技术研究

来源:无锡中凡工业装备有限公司浏览量:载入中...发布时间:2022.01.05


1、 螺旋板换热器基本参数

1.1 螺旋板换热器简介

螺旋板式换热器是用薄金属板压制而制成的螺旋通道,换热板片是波纹形状,在壳体上的接管形式采用切 线结构,由于螺旋通道的曲率是均匀的,流体在设备内 部流动没有太大的转向阻力,总阻力小,因而可以提高 流速使之具备较高的传热能力。现行制造标准为 JB/T 4751—2003《螺旋板式换热器》。它是一种高效的换热 设备,主要适用于汽 - 汽、液 - 液、汽 - 液的传热。冷 热流体是通过螺旋板壁换热。螺旋板式换热器的型式主 要分为可拆的和不可拆的两种型式。其换热原理及结构 决定了它具有结构紧凑、占地面积小、操作灵活、热损 小、安装方便等特点。在相同的压力损失下,螺旋板式 换热器的传热效率是列管式换热器的 3~5 倍,金属耗材 是其的三分之二,占地面积只有其的三分之一。螺旋板 式换热器中的两种介质平均温差可以小到 1 ℃,可热回 收率能达到 99% 以上。 螺旋板换热器是由两张平行的、且其间焊有定距柱 的金属板卷制而成,由此构成了一对同心而又相邻的螺 旋型通道,流道截面为矩形。根据端面密封形式的不同 又可分为可拆式和不可拆式两种。 根据流道形式及用途又分为以下几种类型。 A 型 :两种流体都是螺旋型流动两种流体通常为全 逆流流动,冷流体从外流向中心,热流体从中心向外流 动。此型换热器即可立式也可卧式安装。适用与液一液换热,如加热或冷却各种液体。B 型 :一种流体螺旋型 流动,另一种流体轴向流动,轴向流道的两侧是敞开的, 螺旋流道的两侧为焊接密封结构。此型换热器为可拆式 (可清洗),适用于密度高、油品稠的含砂型原油,由于 原油走轴向(由下往上),砂粒沉降在设备底部,利于 排砂,几乎没有压力降或两种流体流量相差很大的情况。 可作为冷凝器,气体冷却器、热虹吸式重沸器使用。蒸 汽、气体或蒸发液体走轴向流道。C 型 :一种流体走轴 向流道,另一种为轴向流动和螺旋流动相结合,在这种 组合流道中,顶部外周部分的流道是密闭的,进入的流 体只有先通过中心部分的轴向流动之后,才能够进入螺 旋型流道。此型换热器主要用于蒸汽冷凝,特别适用于 冷凝液需要过冷的场合。蒸汽从顶部进入之后,首先为 轴向流动,部分冷凝体积减小后才进入螺旋型流道,液 体在螺旋型流道中可进一步过冷。G 型 :(塔上型)可 直接安装在塔顶作为冷凝器,冷凝蒸汽侧可采用任何形 式的流道,底部的法兰可直接与塔器法兰连接。蒸汽通 过中心孔向上流动,然后返入螺旋型流道进行冷凝,冷 凝液从底部外侧排出。冷流体从外侧流向中心并从上部 排出。 螺旋板换热器可用任何焊接性和冷弯性良好的金属 材料制造。目前常用的有碳钢、不锈钢和高镍合金钢等 材料制造的螺旋板换热器。螺旋板换热器有传热效率高、 不宜堵塞、结构紧凑、能利用低温热源,并精确控制出 口温度、无交叉泄露、温差应力小、热损失小、使用寿命长,不需维修和价格低廉等特点。

 2 垢质分析及清洗剂选型 2.1 螺旋板换热器内部垢质分析 (1)SZ36-1 原油处理厂螺旋板换热器内部垢样处 理及检测。该垢样外观为黑色、柔软、粘稠的团块体, 表面有明显原油色泽。经二甲苯 - 四氯乙烯洗脱后为灰 褐色掺杂黄褐色的混合絮渣 ;加入乙醇脱水后体积大幅 收缩,柔软度变差 ;加水后搅拌放置,成为分散的小尺 寸絮状物。 (2)SZ36-1 原油处理厂螺旋板换热器内部垢样检 测结果及结论,详见表 2。根据表 2 所示,该垢样主要 部分为水分(53.6%)和原油(24.3%)。550 ℃可烧有 机物(39.4%),灼烧后干基主要部分为碳,推测主要为 有机聚合物 - 污油混合物。

 2.3 清洗剂浓度和时间对聚合物溶解率影响

在清洗剂浓度为5% 以 上时聚合物溶解率达 95% 以上,同等浓度下清洗时间 在 5 小时以上聚合物溶解率达 95% 以上。

2.4 清洗剂对比实验称取螺旋板换热器垢样 10 g,加入浓度为 10% 的纳米乳中性清洁剂,常温下充分搅拌,静置观察。

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实验现象:如图 3 所示,油质被清洁剂中和,胶质垢样 被分解成小碎片悬浮,烧杯底部有泥沙沉积。

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称取螺旋板换热器垢样10 g,加入浓度为 5% 的其他中性清洗剂,常温下充分搅拌,静置观察。 实验现象 :如图 4 所示,随着搅拌胶质垢样逐渐分解成

小颗粒状悬浮在溶液中,溶液整体有较好的流动性,容器底部有泥沙沉积。 称取螺旋板换热器垢样 10 g,加入浓度为 5% 的纳米乳中性清洁剂,常温下充分搅拌,静置观察。

实验现象:如图 5 所示,随着搅拌胶质垢样逐渐分解成 小颗粒,油质被除去,然后变成糊状,溶液整体有一定 的流动性。 实验对比结果 :纳米乳中性清洗剂在除油和溶解聚 合物方面表现良好,其他中性清洗剂在溶解聚合物方面 有一定的效果,但除油效果不明显,所以选择纳米乳中 性清洗剂作为应用药剂,溶度为 5%~10%,清洗时间在 5 h 左右为较佳。 3 螺旋板换热器化学清洗工艺的优化研究 现有技术如下,工艺流程为 :建立循环系统、碱洗 除油、水冲洗、酸洗除垢、水冲洗、过程监测分析、废 液中和排放。药剂选择为 :氨基磺酸、氢氧化钠。 为了优化技术流程,采取如下工艺:建立循环系统、 药剂清洗、水冲洗、废液进污水流程 ;药剂选择 :环保 复合型清洗剂。

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3 螺旋板换热器化学清洗工艺的优化研究 现有技术如下,工艺流程为 :建立循环系统、碱洗 除油、水冲洗、酸洗除垢、水冲洗、过程监测分析、废 液中和排放。药剂选择为 :氨基磺酸、氢氧化钠。 为了优化技术流程,采取如下工艺:建立循环系统、 药剂清洗、水冲洗、废液进污水流程 ;药剂选择:环保复合型清洗剂。

 


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