換熱器在線除垢方法及裝置與流程
2023-04-30 14:08:01
本發明涉及石油化工領域，特別涉及一種換熱器在線除垢方法及裝置。
背景技術：
在石油化工領域中，經常會有加熱、冷卻和冷凝的換熱過程，如在使用甲醇制烯烴、芳烴或汽油時，由於反應溫度較高，反應生成的反應氣體在送至急冷塔進行冷卻分離前，需要使用換熱器將反應氣體的顯熱回收。當換熱器長期處於工作狀態時，換熱器管束內側容易粘附汙垢，該汙垢主要為凝固的重芳烴及催化劑粉塵。如果粘附的汙垢較多，則會影響換熱效果。因此，需要對在線換熱器管束進行除垢工作。
現有技術中，主要是通過超聲波除垢法完成在線換熱器管束的除垢工作。如在甲醇制烯烴、芳烴或汽油領域時，通過超聲波除垢法進行除垢的過程為：通過超聲波振蕩，使換熱器的金屬結構及其中凝固的重芳烴及催化劑粉塵也產生振蕩，在振蕩的作用下，凝固的重芳烴及催化劑粉塵並不會附著在以相同超聲頻率振蕩的管束內側。管束的振蕩一方面防止了凝固的重芳烴及催化劑粉塵粘附在管束內側，另一方面，有助於把形成的一定厚度且尚不堅硬的汙垢即凝固的重芳烴及催化劑粉塵振碎。
但是，甲醇制烯烴、芳烴或汽油的反應氣體換熱器的管束較長，單管的直徑較大，管壁較厚，超聲波振蕩的效果較差，超聲波除垢法無法對在線換熱器管束的汙垢進行徹底清除。
技術實現要素：
為了解決在線換熱器管束的汙垢無法徹底清除的問題，本發明提供了一種換熱器在線除垢方法及裝置。所述技術方案如下：
第一方面，提供了一種換熱器在線除垢裝置，所述裝置包括：加料單元、輸送單元、充壓單元和流化單元；
所述加料單元的一端通過第一輸送管線與所述輸送單元的一端連通；
所述輸送單元的另一端通過第二輸送管線與換熱器的反應氣入口管線的兩端之間的部位連通，換熱器的反應氣入口管線的一端為反應氣體的入口，另一端與換熱器的管束連通；
所述充壓單元通過所述第一輸送管線與所述輸送單元連通，用於增加所述輸送單元中的壓力；
所述流化單元與所述輸送單元連通，用於通過向所述輸送單元輸入流化氣體來流化所述輸送單元內的除垢物。
可選的，所述輸送單元包括：壓送罐和第一壓力表；
所述壓送罐的底部呈錐形，所述圓柱形的上底面設置有放空管線，所述放空管線設置有第一閥門；
所述第一壓力表與所述壓送罐連通，用於測量所述壓送罐內的壓力。
可選的，所述裝置還包括：疏鬆單元和可視單元；
所述疏鬆單元的一端與所述壓送罐連通，且固定在所述壓送罐的底部，所述疏鬆單元的另一端為鬆動氣體的入口；
所述可視單元的一端與所述輸送單元連通，另一端與所述換熱器的反應氣入口管線的兩端之間的部位連通。
可選的，所述疏鬆單元包括鬆動氣體管線，所述鬆動氣體管線設置有第二閥門；
所述可視單元包括視窗和第三輸送管線，所述視窗的一端與所述第二輸送管線連通，另一端與所述第三輸送管線的一端連通，所述第三輸送管線的另一端與所述換熱器的反應氣入口管線的兩端之間的部位連通，所述第三輸送管線設置有第三閥門。
可選的，所述裝置還包括：分布器；
所述分布器設置於所述第三輸送管線與所述換熱器的反應氣入口管線的連接處。
可選的，所述加料單元包括加料鬥，所述加料鬥的底部呈錐形，所述加料鬥的底部與所述第一輸送管線的一端連通，所述第一輸送管線的另一端與所述壓送罐的頂部連通，所述第一輸送管線設置有第四閥門。
可選的，所述充壓單元通過向所述第一輸送管線輸入所述充壓氣體來增加 所述輸送單元中的壓力，所述充壓單元包括：充壓氣體管線和第二壓力表；
所述充壓氣體管線的一端與所述第一輸送管線連通，另一端為充壓氣體的入口，所述充壓氣體管線設置有第五閥門；
所述第二壓力表與所述充壓氣體管線連通，用於檢測所述充壓氣體的壓力。
可選的，所述流化單元包括：流化氣體管線，加料流化管，第一輸送氣體管線和第二輸送氣體管線；
所述加料流化管的一端與所述壓送罐的底部連通，所述加料流化管設置有第六閥門，所述第二輸送管線的一端與所述加料流化管的一端連通，所述加料流化管的另一端與所述流化氣體管線的一端連通，所述流化氣體管線的另一端為所述流化氣體的入口，所述流化氣體管線設置有第七閥門；
所述第一輸送氣體管線的一端與所述第二輸送管線的兩端之間的部位連通，所述第一輸送氣體管線的另一端為所述流化氣體的入口，所述流化氣體用於流化所述除垢物，所述第一輸送氣體管線設置有第八閥門；
所述第二輸送氣體管線的一端與所述第三輸送管線的兩端之間的部位連通，所述輸送氣體管線的另一端為所述流化氣體的入口，所述第二輸送氣體管線設置有第九閥門。
第二方面，提供了一種換熱器在線除垢方法，用於第一方面任一所述的換熱器在線除垢裝置，所述方法包括：
將除垢物加入加料單元；
使所述除垢物通過第一輸送管線進入輸送單元；
利用充壓單元使所述除垢物依次通過第二輸送管線、換熱器的反應氣入口管線進入換熱器的管束內；
通過所述除垢物對所述管束進行除垢。
本發明提供了一種換熱器在線除垢方法及裝置，通過將除垢物加入加料單元，使除垢物通過第一輸送管線進入輸送單元，再利用充壓單元使除垢物依次通過第二輸送管線、換熱器的反應氣入口管線進入換熱器的管束內，最後通過所述除垢物對管束進行除垢，相較於現有的換熱器在線除垢技術，提高了除垢能力。
應當理解的是，以上的一般描述和後文的細節描述僅是示例性和解釋性的，並不能限制本發明。
附圖說明
為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1是本發明實施例提供的一種換熱器在線除垢裝置的結構示意圖；
圖2是本發明實施例提供的另一種換熱器在線除垢裝置的結構示意圖；
圖3是本發明實施例提供的一種分布器的安裝示意圖；
圖4是本發明實施例提供的一種換熱器在線除垢方法的流程圖。
通過上述附圖，已示出本發明明確的實施例，後文中將有更詳細的描述。這些附圖和文字描述並不是為了通過任何方式限制本發明構思的範圍，而是通過參考特定實施例為本領域技術人員說明本發明的概念。
具體實施方式
為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明實施方式作進一步地詳細描述。
本發明實施例提供了一種換熱器在線除垢裝置01，如圖1所示，該裝置01包括：加料單元001、輸送單元002、充壓單元003和流化單元004。
其中，加料單元001的一端通過第一輸送管線12與輸送單元002的一端連通；輸送單元002的另一端通過第二輸送管線13與換熱器22的反應氣入口管線18的兩端之間的部位連通，換熱器22的反應氣入口管線18的一端為反應氣體的入口，另一端與換熱器22的管束221連通；充壓單元003通過第一輸送管線12與輸送單元002連通，用於增加輸送單元002中的壓力；流化單元004與輸送單元002連通，用於通過向輸送單元002輸入流化氣體來流化輸送單元002內的除垢物。
綜上所述，本發明實施例提供的換熱器在線除垢裝置，通過將除垢物加入加料單元，使除垢物通過第一輸送管線進入輸送單元，再利用充壓單元使除垢物依次通過第二輸送管線、換熱器的反應氣入口管線進入換熱器的管束內，最後通過所述除垢物對管束進行除垢，相較於現有的換熱器在線除垢技術，提高 了除垢能力。
可選的，輸送單元包括：壓送罐和第一壓力表。
壓送罐的底部呈錐形，圓柱形的上底面設置有放空管線，放空管線設置有第一閥門；第一壓力表與壓送罐連通，用於測量壓送罐內的壓力。
可選的，該裝置還包括：疏鬆單元和可視單元。其中，疏鬆單元的一端與壓送罐連通，且固定在壓送罐的底部，疏鬆單元的另一端為鬆動氣體的入口；可視單元的一端與輸送單元連通，另一端與換熱器的反應氣入口管線的兩端之間的部位連通。
可選的，疏鬆單元包括鬆動氣體管線，鬆動氣體管線設置有第二閥門。可視單元包括視窗和第三輸送管線，視窗的一端與第二輸送管線連通，另一端與第三輸送管線的一端連通，第三輸送管線的另一端與換熱器的反應氣入口管線的兩端之間的部位連通，第三輸送管線設置有第三閥門。
可選的，該裝置還包括：分布器，分布器設置於第三輸送管線與換熱器的反應氣入口管線的連接處。
可選的，加料單元包括加料鬥，加料鬥的底部呈錐形，加料鬥的底部與第一輸送管線的一端連通，第一輸送管線的另一端與壓送罐的頂部連通，第一輸送管線設置有第四閥門。
可選的，充壓單元通過向第一輸送管線輸入充壓氣體來增加輸送單元中的壓力，充壓單元包括：充壓氣體管線和第二壓力表。其中，充壓氣體管線的一端與第一輸送管線連通，另一端為充壓氣體的入口，充壓氣體管線設置有第五閥門；第二壓力表與充壓氣體管線連通，用於檢測充壓氣體的壓力。
可選的，流化單元包括：流化氣體管線，加料流化管，第一輸送氣體管線和第二輸送氣體管線。
其中，加料流化管的一端與壓送罐的底部連通，加料流化管設置有第六閥門，第二輸送管線的一端與加料流化管的一端連通，加料流化管的另一端與流化氣體管線的一端連通，流化氣體管線的另一端為流化氣體的入口，流化氣體管線設置有第七閥門。
第一輸送氣體管線的一端與第二輸送管線的兩端之間的部位連通，第一輸送氣體管線的另一端為流化氣體的入口，流化氣體用於流化除垢物，第一輸送氣體管線設置有第八閥門。
第二輸送氣體管線的一端與第三輸送管線的兩端之間的部位連通，輸送氣體管線的另一端輸送氣體的入口，第二輸送氣體管線設置有第九閥門。
綜上所述，本發明實施例提供的換熱器在線除垢裝置，通過將除垢物加入加料單元，使除垢物通過第一輸送管線進入輸送單元，再利用充壓單元使除垢物依次通過第二輸送管線、換熱器的反應氣入口管線進入換熱器的管束內，最後通過所述除垢物對管束進行除垢，相較於現有的換熱器在線除垢技術，提高了除垢能力。
本發明實施例提供了另一種換熱器在線除垢裝置，該裝置包括：加料單元、輸送單元、充壓單元、流化單元、疏鬆單元、可視單元和分布器。圖2示出了該換熱器在線除垢裝置的具體結構示意圖。
需要說明的是，圖1中的加料單元001對應圖2中的加料鬥1；輸送單元002對應圖2中的壓送罐2和第一壓力表20；充壓單元003對應圖2中的充壓氣體管線15和第二壓力表21；流化單元004對應圖2中的流化氣體管線26，加料流化管27，第一輸送氣體管線16和第二輸送氣體管線17；疏鬆單元005對應圖2中的鬆動氣體管線23；可視單元006對應圖2中的視窗3和第三輸送管線14。
如圖2所示，加料單元的一端通過第一輸送管線12與輸送單元的一端連通；輸送單元的另一端通過第二輸送管線13與換熱器22的反應氣入口管線18的兩端之間的部位連通，換熱器22的反應氣入口管線18的一端為反應氣體的入口，另一端與換熱器22的管束221連通；充壓單元通過第一輸送管線12與輸送單元連通，用於增加輸送單元中的壓力；流化單元與輸送單元連通，用於通過向輸送單元輸入流化氣體來流化輸送單元內的除垢物。
示例的，用於對換熱器管束進行除垢的除垢物可以是直徑為10～500um(微米)的球形或不規則形狀惰性顆粒，使用該類除垢顆粒，可以在後續分離系統中可通過過濾的方式被更快地分離出來。
如圖2所示，輸送單元包括：壓送罐2和第一壓力表20。
壓送罐2的底部呈錐形，該圓柱形的上底面設置有放空管線28，放空管線28設置有第一閥門11。放空管線28用於對壓送罐2進行洩壓，從而保證除垢物能夠通過加料單元順利進入壓送罐2。示例的，壓送罐2可以為承壓、錐底容 器。第一壓力表20與壓送罐2連通，用於測量壓送罐2內的壓力。
疏鬆單元的一端與壓送罐2連通，且固定在壓送罐2的底部，疏鬆單元的另一端為鬆動氣體的入口。具體的，疏鬆單元包括鬆動氣體管線23，鬆動氣體管線23設置有第二閥門24。鬆動氣體管線23用於向壓送罐2提供鬆動氣體，從而保證壓送罐2的底部始終處於疏鬆狀態，保證除垢物被暢通輸送。
可視單元的一端與輸送單元連通，另一端與換熱器的反應氣入口管線18的兩端之間的部位連通。具體的，可視單元包括視窗3和第三輸送管線14，視窗3的一端與第二輸送管線13連通，另一端與第三輸送管線14的一端連通，第三輸送管線14的另一端與換熱器的反應氣入口管線18的兩端之間的部位連通，第三輸送管線14設置有第三閥門7。視鏡3可在線觀察第二輸送管線13內除垢物的流動狀態。需要說明的是，為了保證除垢物與反應氣體有一定的混合時間，保證更好的除垢效果，第三輸送管線14與換熱器的反應氣入口管線18的連接點與換熱器22的反應氣設備接口的距離d可以大於或等於2米。
分布器(圖2未畫出)設置於第三輸送管線14與換熱器的反應氣入口管線18的連接處(即圖2中的虛線部分)。圖2中的虛線部分具體如圖3所示，分布器007設置於第三輸送管線14與換熱器的反應氣入口管線18的連接處。分布器水平布置，用於對除垢物進行均勻分布，從而保證更好的除垢效果。
加料單元包括加料鬥1，加料鬥1的底部呈錐形，加料鬥1的底部與第一輸送管線12的一端連通，第一輸送管線12的另一端與壓送罐2的頂部連通，第一輸送管線12設置有第四閥門5。示例的，加料鬥1可以為常壓、敞口、錐底容器，該加料鬥1能夠使除垢物(即除垢顆粒)被倒入加料鬥內，並在重力作用下流入壓送罐2。
充壓單元包括：充壓氣體管線15和第二壓力表21。充壓單元通過向第一輸送管線12輸入充壓氣體來增加輸送單元中的壓力。充壓氣體管線15的一端與第一輸送管線12連通，另一端為充壓氣體的入口，充壓氣體管線15設置有第五閥門8。第二壓力表21與充壓氣體管線15連通，用於檢測充壓氣體的壓力。
流化單元包括：流化氣體管線26，加料流化管27，第一輸送氣體管線16和第二輸送氣體管線17。其中，加料流化管27的一端與壓送罐2的底部連通，加料流化管27設置有第六閥門6，第二輸送管線13的一端與加料流化管27的一端連通，加料流化管27的另一端與流化氣體管線26的一端連通，流化氣體 管線26的另一端為流化氣體的入口，流化氣體管線26設置有第七閥門25。加料流化管27用於使除垢物流化起來，從而保證除垢物被暢通輸送。
第一輸送氣體管線16的一端與第二輸送管線13的兩端之間的部位連通，第一輸送氣體管線16的另一端為流化氣體的入口，流化氣體用於流化除垢物，第一輸送氣體管線16設置有第八閥門9。
第二輸送氣體管線17的一端與第三輸送管線14的兩端之間的部位連通，輸送氣體管線17的另一端為流化氣體的入口，第二輸送氣體管線17設置有第九閥門10。
需要補充說明的是，圖2中的19表示的是除垢物。取熱介質是對反應氣體進行顯熱回收時所使用的介質，如將甲醇制烯烴的工藝過程中，取熱介質可以為原料甲醇。圖2所示的氣體可以為鬆動氣體、充壓氣體或流化氣體等。
以待加入換熱器在線除垢裝置的除垢物為除垢顆粒19為例，參見圖2和圖3，本發明實施例提供的換熱器在線除垢裝置的工作原理為：
第一閥門11、第二閥門24、第三閥門7、第四閥門5、第五閥門8、第六閥門6、第七閥門25、第八閥門9和第九閥門10在初始狀態時均關閉。
開始除垢操作時，打開第四閥門5、第五閥門8和第一閥門11，將適量除垢顆粒19加入加料鬥1，除垢顆粒19通過第一輸送管線12及第四閥門5進入壓送罐2。接著，關閉第四閥門5、第一閥門11，待第一壓力表20的壓力指示值與第二壓力表21的壓力指示值相同時，依次打開第二閥門24、第七閥門25、第八閥門9、第九閥門10、第六閥門6和第三閥門7，在充壓氣體的壓力作用下，除垢顆粒通過第六閥門6、第二輸送管線13、視鏡3、第三輸送管線14、第三閥門7到達換熱器的反應氣入口管線18與第三輸送管線14的接口處，在此處除垢顆粒19通過分布器007分布均勻後進入換熱器的反應氣入口管線18，進一步進入換熱器22的管束221內，除垢顆粒對換熱器22的管束221內側表面進行高速衝刷，清除管束內側表面的汙垢層，除垢顆粒隨反應氣體一起進入後續流程，通過後續分離流程中的過濾器分離。
觀察視鏡3，在無除垢顆粒通過時，關閉第三閥門7、第五閥門8、第八閥門9、第二閥門24、第七閥門25、第九閥門10，打開第一閥門11，對換熱器在線除垢裝洩壓，待第一壓力表20顯示常壓後，關閉第一閥門11和第六閥門6，此時，除垢顆粒恢復正常狀態，視鏡3中再次出現除垢顆粒。
本發明實施例提供的換熱器在線除垢裝置，可在線將甲醇制烯烴、甲醇制芳烴或汽油的反應氣換熱器管束內壁的汙垢層除去，提高換熱器的傳熱係數，提高反應氣熱量的回收率，保證裝置長周期穩定運行。此外，該裝置還具有結構簡單緊湊，佔用空間小，操作簡單的優點，應用前景較為廣泛，適用於易發生結垢的換熱系統，例如甲醇制烯烴、甲醇制芳烴或汽油裝置的反應氣熱量回收系統。
綜上所述，本發明實施例提供的換熱器在線除垢裝置，通過將除垢物加入加料單元，使除垢物通過第一輸送管線進入輸送單元，再利用充壓單元使除垢物依次通過第二輸送管線、換熱器的反應氣入口管線進入換熱器的管束內，最後通過所述除垢物對管束進行除垢，相較於現有的換熱器在線除垢技術，提高了除垢能力。
本發明實施例提供了一種換熱器在線除垢方法，用於上述裝置實施例中的換熱器在線除垢裝置，如圖4所示，該方法包括：
步驟301、將除垢物加入加料單元。
步驟302、使除垢物通過第一輸送管線進入輸送單元。
步驟303、利用充壓單元使除垢物依次通過第二輸送管線、換熱器的反應氣入口管線進入換熱器的管束內。
步驟304、通過除垢物對管束進行除垢。
綜上所述，本發明實施例提供的換熱器在線除垢方法，通過將除垢物加入加料單元，使除垢物通過第一輸送管線進入輸送單元，再利用充壓單元使除垢物依次通過第二輸送管線、換熱器的反應氣入口管線進入換熱器的管束內，最後通過所述除垢物對管束進行除垢，相較於現有的換熱器在線除垢技術，提高了除垢能力。
示例的，除垢物可以是直徑為10～500um的球形或不規則形狀惰性顆粒。加料鬥單元可以為常壓、敞口、錐底容器。
本發明實施例提供的換熱器在線除垢方法，可將甲醇制烯烴、甲醇制芳烴或汽油的反應氣換熱器管束內壁的汙垢層除去，提高換熱器的傳熱係數，提高反應氣熱量的回收率，保證裝置長周期穩定運行，該方法適用於易發生結垢的換熱系統，例如甲醇制烯烴、甲醇制芳烴或汽油裝置的反應氣熱量回收系統。
需要說明的是，本發明實施例提供的換熱器在線除垢方法步驟的先後順序可以進行適當調整，步驟也可以根據情況進行相應增減，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，可輕易想到變化的方法，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內，因此不再贅述。
綜上所述，本發明實施例提供的換熱器在線除垢方法，通過將除垢物加入加料單元，使除垢物通過第一輸送管線進入輸送單元，再利用充壓單元使除垢物依次通過第二輸送管線、換熱器的反應氣入口管線進入換熱器的管束內，最後通過所述除垢物對管束進行除垢，相較於現有的換熱器在線除垢技術，提高了除垢能力。
所屬領域的技術人員可以清楚地了解到，為描述的方便和簡潔，上述描述的方法實施例中的過程，可以參考前述裝置實施例中的裝置的具體工作過程，在此不再贅述。
以上所述僅為本發明的較佳實施例，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。