專利名稱：飽和煤氣與變換氣熱交換防腐蝕方法及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于合成氨廠變換工段飽和煤氣與變換氣熱交換的防腐蝕方法及熱交換器設(shè)備。
在合成氨廠變換工段中，由飽和塔出來(lái)的煤氣是水汽飽和煤氣，這種氣體對(duì)熱交換器設(shè)備會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的露點(diǎn)腐蝕，使得主熱交換器泄漏，煤氣串入變換氣，對(duì)Co-Mo系變換催化劑危害嚴(yán)重，造成使用壽命很短，長(zhǎng)者半年，短者十幾天，需要經(jīng)常更換熱交換器，對(duì)合成氨生產(chǎn)廠造成很大浪費(fèi)。熱交換器最容易腐蝕泄漏的部位是處于露點(diǎn)附近的熱交換器飽和煤氣入口處，為了提高此處的溫度避免露點(diǎn)腐蝕，常用一種預(yù)熱泡罩熱交換器，此種熱交換器是在列管熱交換器外部套上一個(gè)罩子，飽和煤氣從泡罩下部先進(jìn)入泡罩，與從下部進(jìn)入列管管間的高溫變換氣通過(guò)列管換熱器筒體將飽和煤氣加溫為露點(diǎn)以上濕煤氣，然后由泡罩上部經(jīng)列管管內(nèi)從上至下與變換氣進(jìn)行熱交換后由熱交換器底部出，進(jìn)入變換爐。概括來(lái)說(shuō)用高溫變換氣在預(yù)熱泡罩熱交換器的同一端，與低溫濕煤氣先進(jìn)行熱交換，迅速提高濕煤氣溫度，來(lái)擺脫露點(diǎn)，得到防腐蝕效果。這種方法和設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝、檢修方便，較容易清洗；缺點(diǎn)是泡罩尺寸大，費(fèi)用較高；只靠?jī)?nèi)筒體將變換氣熱量傳給低溫濕煤氣，傳熱面積小，濕煤氣提溫慢，對(duì)低溫濕煤氣加熱不夠，腐蝕部位濕煤氣溫度不高，離露點(diǎn)溫度較近，腐蝕較強(qiáng)，內(nèi)筒體死角處仍易腐蝕。
一氧化碳變換反應(yīng)為放熱反應(yīng)，用變換氣將濕煤氣加熱到工藝要求溫度需～2/3的變換氣熱量，多余的～1/3變換氣熱量目前通過(guò)調(diào)溫副線將熱量移至水加熱器，未很好地利用。
本發(fā)明的目的是克服上述飽和煤氣與變換氣熱交換方法和預(yù)熱泡罩熱交換器的不足，提供一種飽和煤氣與變換氣熱交換防腐蝕方法及設(shè)備。該方法可更好地利用～1/3變換氣熱量，避免露點(diǎn)腐蝕，熱交換設(shè)備的結(jié)構(gòu)同一般熱交換器一樣簡(jiǎn)單，安裝、檢修方便，容易清理，而成本比預(yù)熱泡罩熱交換器低，換熱面積大，無(wú)死角、均勻、腐蝕小、壽命長(zhǎng)。
實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案是用部分變換氣與低溫飽和煤氣并流熱交換，迅速提高飽和煤氣溫度、飽和煤氣加熱成遠(yuǎn)離露點(diǎn)的非飽和濕煤氣，避免露點(diǎn)腐蝕，用另一部分變換氣與提溫后的濕煤氣逆流熱交換，將濕煤氣加熱到工藝要求溫度。
本發(fā)明用～1/3變換氣與低溫飽和煤氣并流熱交換，提高濕煤氣溫度，避免露點(diǎn)腐蝕，用～2/3變換氣同提溫后的濕煤氣逆流熱交換，濕煤氣進(jìn)一步加熱到工藝要求溫度。
為實(shí)現(xiàn)上述目的還設(shè)計(jì)了并逆流列管式熱交換器，該熱交換器和一般列管換熱器一樣，由筒體、列管、管板和折流板組成，列管兩頭固定在管板上安裝在筒體內(nèi)，列管管內(nèi)和筒體兩頭的流體(被加熱飽和煤氣)進(jìn)出口相通，折流板將管間隔成折流通道，折流通道兩頭在筒體上有加熱流體(變換氣)的進(jìn)、出口，其特點(diǎn)是加熱流體(變換氣)有主、副兩個(gè)進(jìn)口，一個(gè)出口；主副進(jìn)口分別在筒體兩頭，出口在筒體中間部位靠近副進(jìn)口，飽和煤氣從進(jìn)口到出口管內(nèi)通道與變換氣從副進(jìn)口到出口管間通道成并流結(jié)構(gòu)，為該熱交換器并流段，與變換氣從主進(jìn)口到出口的管間通道成逆流結(jié)構(gòu)，為該熱交換器逆流段，在并流段有2個(gè)折流板，并流段的熱交換面積占該熱交換器總熱交換面積的～1/5，逆流段熱交換面積占該熱交換器總熱交換面積的～4/5。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，熱交換器還可設(shè)計(jì)成子母熱交換器。為減少大熱交換器更換次數(shù)，在大熱交換器前設(shè)小熱交換器，將變換氣多余熱量(～1/3變換氣熱量)通過(guò)小熱交換器采用變換氣與飽和煤氣并流而下熱交換，將飽和煤氣迅速提溫到遠(yuǎn)離露點(diǎn)溫度，然后入大熱交換器與變換氣逆流熱交換加溫到工藝要求溫度去變換爐。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是1、將原來(lái)通過(guò)調(diào)溫副線把～1/3變換氣熱量移至水加熱器，改為用來(lái)迅速提高飽和煤氣溫度，使?jié)衩簹膺h(yuǎn)離露點(diǎn)溫度，大大降低了對(duì)設(shè)備的腐蝕。并流段的熱交換可代替調(diào)溫副線調(diào)節(jié)變換爐入口煤氣溫度，省去了原不通過(guò)熱交換器的調(diào)溫副線。2、熱交換器結(jié)構(gòu)和預(yù)熱泡罩熱交換器同樣簡(jiǎn)單，安裝檢修方便，容易清理，成本卻比預(yù)熱泡罩熱交換器低～1/3。熱交換面積大。3、直接通過(guò)列管和管板提高煤氣溫度，無(wú)死角，換熱均勻高效，能迅速將熱傳給飽和煤氣。
本發(fā)明的實(shí)施例用附圖給出。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例1的工藝和設(shè)備(并逆流列管式熱交換器)結(jié)構(gòu)圖。
圖2是本發(fā)明實(shí)施例2工藝和設(shè)備示圖。
圖1中筒體1、列管2、管板3、折流板4組成并逆流列管式熱交換器，筒體1上端有低溫飽和煤氣進(jìn)口5，下端有加熱后的濕煤氣出口6，煤氣走列管管內(nèi)，筒體1上部有高溫變換氣副進(jìn)口8，下部有高溫變換氣主進(jìn)口7，中部有變換氣出口9，變換氣走列管管間，從變換氣副進(jìn)口8到出口9間有2個(gè)折流板4，將列管管間隔成與煤氣流向成并流的通道，這段為該熱交換器并流段，從變換氣主進(jìn)口7到出口9間折流板4將列管管間隔成與煤氣流向成逆流通道，這段為該熱交換器逆流段。并流段熱交換面積占總熱交換面積的～1/5。
部分(～1/3)高溫變換氣從副進(jìn)口8入，與列管管內(nèi)低溫飽和煤氣并流熱交換，從出口9出，將低溫飽和煤氣迅速加熱，使?jié)衩簹膺h(yuǎn)離露點(diǎn)，保護(hù)低溫濕煤氣管板向下1米范圍內(nèi)列管免遭露點(diǎn)腐蝕，另一部分(～2/3)高溫變換氣從熱交換器下部變換氣主進(jìn)口7入，在列管管間向上流到出口9出，與濕煤氣逆流熱交換，將濕煤氣進(jìn)一步如熱到工藝要求溫度后去變換爐，熱交換后的低溫變換氣去下工序。
連接該熱交換器的變換氣副進(jìn)口8的變換氣管線起工藝調(diào)溫副線作用，省去原來(lái)變換爐出口變換氣去水加熱器的調(diào)溫副線。
安徽某化肥廠采用本發(fā)明的并逆流列管式熱交換器，已用2年多現(xiàn)仍沒(méi)泄漏，原列管熱交換器只能使用半年就需更換，改用預(yù)熱泡罩熱交換器也只能用一年。
圖2中飽和煤氣與變換氣熱交換采用大小兩個(gè)列管熱交換器。10為小熱交換器(預(yù)腐蝕熱交換器)，11為大熱交換器(主熱交換器)，低溫飽和煤氣從小熱交換器上部進(jìn)口12進(jìn)入，走列管管內(nèi)，與熱交換器上部進(jìn)口15進(jìn)入走列管管間的部分(～1/3)高溫變換氣并流而下，進(jìn)行熱交換，迅速被加熱到遠(yuǎn)離露點(diǎn)溫度后由下部出口13出，再入主熱交換器11下部，向上流從上部出口14出，與從主熱交換器11上部17進(jìn)，下部18出口出的管間高溫變換氣(～2/3的變換氣)進(jìn)行逆流熱交換，加熱到工藝要求溫度(入變換爐的溫度)。19為調(diào)溫副線。經(jīng)大、小熱變換器換熱后的低溫變換氣去下工序。
在主熱交換器前加預(yù)腐蝕熱交換器，可以避免主熱交換器遭濕煤氣露點(diǎn)密蝕，減少更換主熱交換器次數(shù)，節(jié)省費(fèi)用。
本飽和煤氣與變換氣熱交換防腐蝕方法和設(shè)備，亦適用于石油、化工等其他類似防止露點(diǎn)腐蝕，或局部產(chǎn)生嚴(yán)重腐蝕的場(chǎng)合。
權(quán)利要求
1.飽和煤氣與變換氣熱交換防腐蝕方法，其特征是用一部分變換氣與低溫飽和煤氣并流熱交換，迅速提高煤氣溫度使飽和煤氣成為非飽和濕煤氣，避免露點(diǎn)腐蝕，用另一部分變換氣與提溫后的濕煤氣逆流熱交換，將濕煤氣加熱到工藝要求溫度。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是用～1/3的變換氣與低溫飽和煤氣并流熱交換，迅速提高煤氣溫度，避免露點(diǎn)腐蝕，用～2/3的變換氣與提溫后的濕煤氣逆流熱交換，將濕煤氣加熱到工藝要求溫度。
3.用于權(quán)利要求1所述的方法的設(shè)備，并逆流列管式熱交換器，由筒體(1)、列管(2)，管板(3)和折流板(4)組成，列管(2)兩頭固定在管板(3)上安裝在筒體(1)內(nèi)，列管(3)管內(nèi)和筒體(1)兩頭的飽和煤氣進(jìn)出口(5)、(6)相通，折流板(4)將管間隔成折流通道，折流通道兩頭在筒體(1)上有變換氣主進(jìn)口(7)、出口(9)，其特征是在筒體(1)上還有變換氣副進(jìn)口(8)飽和煤氣從進(jìn)口(5)到出口(6)管內(nèi)通道與變換氣從副進(jìn)口(8)到出口(9)的管間通道成并流結(jié)構(gòu)，并流熱交換段，與變換氣從主進(jìn)口(7)到出口(9)的管間通道成逆流結(jié)構(gòu)，逆流熱交換段。
4.如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征是并流熱交換段有2個(gè)折流板(4)。
5.如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征是并流熱交換段的熱交換面積占設(shè)備總熱交換面積的～1/5。
全文摘要
飽和煤氣與變換氣熱交換防腐蝕方法及設(shè)備。用部分變換氣與低溫飽和煤氣并流熱交換，迅速提高飽和煤氣溫度，使其加熱成遠(yuǎn)離露點(diǎn)的濕煤氣，避免露點(diǎn)腐蝕，用另一部分變換氣與提溫后的濕煤氣逆流熱交換、將濕煤氣加熱到工藝要求溫度后入變換爐。這種熱交換方法所用設(shè)備為并逆流列管式熱交換器、或者是一大、一小的兩個(gè)列管式熱交換器。本方法的優(yōu)點(diǎn)可更好地利用原來(lái)移至水加熱器的～1/3變換氣熱量、防止露點(diǎn)腐蝕，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，換熱面積大，節(jié)約設(shè)備費(fèi)用。
文檔編號(hào)C01C1/14GK1126176SQ9511252
公開(kāi)日1996年7月10日 申請(qǐng)日期1995年11月1日 優(yōu)先權(quán)日1995年11月1日
發(fā)明者王夢(mèng)飛, 陳勁松 申請(qǐng)人:湖北省化學(xué)研究所