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延长原油电脱换热器运行周期的方法

阅读：89发布：2021-02-25

IPRDB可以提供延长原油电脱换热器运行周期的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种延长原油电脱换热器运行周期的方法，主要用以解决传统技术中原油电脱换热器易结垢，运行周期不长的技术问题。本发明通过采用一种延长原油电脱换热器运行周期的方法，主要包括以下步骤：(a).电脱污水和固体颗粒混合，经液体循环泵18输送至分布箱2；(b).液固混合物依次经过球形塞3、挡板4、分布盘5、分布板6、细管7、下沿套管8后，进入换热器列管9并不断冲刷粘附在内壁的污垢；(c).液固混合物经液固分离器11进行分离，电脱污水循环回液体储槽17，固相经固体颗粒回收罐14进行分离，固体颗粒进入循环，污垢从排污口15排出的技术方案较好地解决了上述技术问题，可用于延长原油电脱换热器的运行周期。，下面是延长原油电脱换热器运行周期的方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种延长原油电脱换热器运行周期的方法，主要包括以下步骤：

(a).固体颗粒通过物料加入口Ⅰ(12)加入到固体颗粒槽(13)中，电脱污水通过物料加入口Ⅱ(16)加入液体储槽(17)中，液体储槽(17)中的电脱污水经液体循环泵(18)输送至下管箱(1)中的分布箱(2)入口处，输送过程中带动从固体颗粒回收罐(14)中下落的固体颗粒，形成液固混合物；

(b).带有固体颗粒的电脱污水进入分布箱(2)，挤开球形塞(3)后，经过挡板(4)、分布盘(5)和分布板(6)后进入细管(7)，从细管(7)出来后，通过下沿套管(8)，沿着下沿套管(8)，固体颗粒进入换热器列管(9)，并不断冲刷、刮擦和搅动换热器列管(9)内壁粘附的污垢；

(c).从换热器列管(9)出来的物流为带有固体颗粒和污垢的电脱污水，该物流经过上管箱(10)后进入液固分离器(11)，在液固分离器(11)中，电脱污水和固相分离，电脱污水循环回液体储槽(17)中，分离下来的固相经过固体颗粒槽(13)后进入固体颗粒回收罐(14)，在固体颗粒回收罐(14)中，固体颗粒和污垢分离，固体颗粒从固体颗粒回收罐(14)底部出来进入后续循环，污垢从排污口(15)排出。

2.根据权利要求1所述的延长原油电脱换热器运行周期的方法，其特征在于，所述换热器列管(9)中换热介质为电脱污水，流速为1.5m/s～4m/s，流量为300m3/h～400m3/h，管程流向从下往上，管程进口温度为100℃～110℃，管程出口温度为82℃～78℃。

3.根据权利要求1所述的延长原油电脱换热器运行周期的方法，其特征在于，换热器壳程换热介质为水，流速为0.5m/s～1m/s，流量为100m3/h～200m3/h，壳程流向从上往下，壳程进口温度为20℃～30℃。

4.根据权利要求1所述的延长原油电脱换热器运行周期的方法，其特征在于，所述固体颗粒为堆密度大于1000kg/m3，且不与水和原油发生反应的惰性颗粒；固体颗粒平均粒径为

2mm～5mm；固体颗粒加入量为5kg～40kg。

5.根据权利要求1所述的延长原油电脱换热器运行周期的方法，其特征在于，所述分布箱(2)为上下开口的喇叭形或圆锥形，分布箱(2)小口直径与下管箱(1)入口段管径相同，分布箱(2)小口端连接下管箱(1)入口段，分布箱(2)大口直径与下管箱(1)直径相同，分布箱(2)大口端排布细管(7)；细管(7)为圆管，细管(7)直径为固体颗粒平均粒径的1.2～3倍，细管(7)长度为8mm～15mm，细管(7)数量为换热器列管(9)数量的2～4倍，细管(7)上可以加装封板；分布箱(2)高度为换热器列管(9)长的0.1～0.3倍。

6.根据权利要求1所述的延长原油电脱换热器运行周期的方法，其特征在于，所述球形塞(3)安装在分布箱(2)小口端入口处，球形塞(3)直径为下管箱(1)入口管径的1.2～2倍。

7.根据权利要求1所述的延长原油电脱换热器运行周期的方法，其特征在于，所述挡板(4)安装在球形塞(3)之上，挡板(4)为平板式、屋顶式、反屋顶式、方锥式、反方锥式或螺旋桨式中的一种，挡板(4)中心轴和分布箱(2)中心轴以及下管箱(1)中心轴重合，挡板(4)垂直投影的最大长度小于等于下管箱(1)直径的0.3倍。

8.根据权利要求1所述的延长原油电脱换热器运行周期的方法，其特征在于，所述分布盘(5)安装在挡板(4)之上，分布盘(5)距离挡板(4)的距离大于等于30mm，所述分布盘(5)为周边开小孔的旋转体，其中旋转体为圆柱、圆锥、圆台或半圆球中的一种，分布盘(5)中心轴和下管箱(1)中心轴重合，分布盘(5)垂直投影的最大长度小于等于下管箱(1)直径的0.3倍，分布盘(5)高度小于等于其垂直投影的最大长度，分布盘(5)开孔率为40％～70％，开孔孔径为固体颗粒平均粒径的1.5～2倍。

9.根据权利要求1所述的延长原油电脱换热器运行周期的方法，其特征在于，所述分布板(6)安装在分布盘(5)之上，分布板(6)距离分布盘(5)的距离大于等于30mm，所述分布板(6)为多孔板，分布板(6)正面结构为圆型、环型、翅片型或栅条型中的一种，分布板(6)侧面结构为平面型、上凸型、下凸型、凸透型或凹透型中的一种，分布板(6)直径为挡板(4)和分布盘(5)垂直投影最大长度较大者的1.5～2倍，分布板(6)厚度为5mm～10mm，分布板(6)开孔率为50％～80％，开孔直径大于等于固体颗粒平均粒径的2倍，对于任意两个开孔，距离分布板(6)中心远的开孔孔径大于等于距离分布板(6)中心近的开孔孔径。

10.根据权利要求1所述的延长原油电脱换热器运行周期的方法，其特征在于，所述下沿套管(8)安装在换热器列管(9)的下端，每根换热器列管(9)对应一根下沿套管(8)，下沿套管(8)管径为换热器列管(9)管径的0.4倍～0.6倍，下沿套管(8)长度为15mm～50mm，从换热器中心到换热器四周，下沿套管(8)长度逐渐增加，换热器最中心的下沿套管(8)不设坡口，不开孔，换热器四周的下沿套管(8)设置斜向下坡口，坡口角度为15度～60度，从换热器中心到换热器四周，下沿套管(8)坡口角度逐渐变小，换热器四周的下沿套管(8)外壁上开至少一个孔，开孔孔径为固体颗粒平均粒径的1.2～1.5倍。

说明书全文

延长原油电脱换热器运行周期的方法

技术领域

[0001] 本发明属于化工领域，具体的，属于化工换热设备长周期运行领域，涉及一种延长原油电脱换热器运行周期的方法。

背景技术

[0002] 原油在采出时往往伴生大量的水，因而采油时需要首先进行原油电脱水。原油电脱之后的污水含有破乳剂等杂质，需要处理之后才能循环使用。电脱污水的温度一般在100℃以上，在水的沸点之上，不能直接进行污水处理。为了充分利用这部分热能，也为了使电脱污水降温，油田一般将电脱污水和清水进行换热。换热器管程走电脱污水，壳程走清水，换热后，电脱污水降温进入污水处理单元，清水升温进入电脱单元。

[0003] 随着运行时间的增加，原油电脱换热器管程很容易发生结垢现象，严重时甚至造成堵塞。换热器一旦结垢，其换热效率就大大降低，阻力增加，一方面造成能量损失，一方面换热介质达不到换热温度，影响装置运行，严重时只能停车清洗。

[0004] 流化床换热器利用固体颗粒在换热管中流化，不断冲刷管壁，及时清除污垢，使换热器运行周期得以较大程度延长。其中，固体颗粒如何有效循环和均布是影响流化床换热器除垢能力的关键因素。

[0005] 文献US005676201A公开了一种外循环流化床换热器。文献CN202709856U公开了一种应用Kenics静态混合器的水平液固循环流化床换热器。文献CN102840578A公开了一种紧凑并联型外置流化床换热器。现有技术提及的流化床换热器并无考虑固体颗粒的循环和均布问题，因而造成现有技术提及的流化床换热器普遍存在除垢效果不理想的技术问题，也限制了流化床换热器在工业装置上的应用。

[0006] 开分固体颗粒分布均匀，除垢能力强的流化床换热器，并用其替代原油电脱换热器，可以有效延长原油电脱换热器的运行周期，具有显著的经济效益。

[0007] 本发明提供一种延长原油电脱换热器运行周期的方法，通过引入带有分布箱、球形塞、挡板、分布盘、分布板、细管、下沿套管等多个部件的流化床换热器来解决固体颗粒在换热器列管中的均布问题，有针对性的解决了上述问题。

发明内容

[0008] 本发明所要解决的技术问题是现有技术中原油电脱换热器易结垢，运行周期不长，提供一种延长原油电脱换热器运行周期的方法，该方法用于原油电脱换热器，具有有效延长原油电脱换热器运行周期的优点。

[0009] 为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：一种延长原油电脱换热器运行周期的方法，主要包括以下步骤：(a).固体颗粒通过物料加入口12加入到固体颗粒槽13中，电脱污水通过物料加入口16加入液体储槽17中，液体储槽17中的电脱污水经液体循环泵18输送至下管箱1中的分布箱2入口处，输送过程中带动从固体颗粒回收罐14中下落的固体颗粒，形成液固混合物；(b).带有固体颗粒的电脱污水进入分布箱2，挤开球形塞3后，经过挡板4、分布盘5和分布板6后进入细管7，从细管7出来后，沿着下沿套管8，固体颗粒进入换热器列管9，并不断冲刷、刮擦和搅动换热器列管9内壁粘附的污垢；(c).从换热器列管
9出来的物流为带有固体颗粒和污垢的电脱污水，该物流经过上管箱10后进入液固分离器
11，在液固分离器11中，电脱污水和固相分离，电脱污水循环回液体储槽17中，分离下来的固相经过固体颗粒槽13后进入固体颗粒回收罐14，在固体颗粒回收罐14中，固体颗粒和污垢分离，固体颗粒从固体颗粒回收罐14底部出来进入后续循环，污垢从排污口15排出。

[0010] 上述技术方案中，所述换热器列管9中换热介质为电脱污水，流速为1.5m/s～4m/3 3
s，流量为300m/h～400m/h，管程流向从小往上，管程进口温度为100℃～110℃，管程出口温度为82℃～78℃。

[0011] 上述技术方案中，所述换热器壳程换热介质为水，流速为0.5m/s～1m/s，流量为100m3/h～200m3/h，壳程流向从上往下，壳程进口温度为20℃～30℃。

[0012] 上述技术方案中，所述固体颗粒为堆密度大于1000kg/m3，且不与水和原油发生反应的惰性颗粒，优选硅酸锆珠、刚玉球、瓷球、氧化铝珠、硅酸锆珠、玻璃珠、钢球、工程塑料、聚甲醛颗粒、聚四氟乙烯颗粒、小石子、切碎的金属丝、胶球中的一种或多种，更优选玻璃珠、氧化铝珠和硅酸锆珠。固体颗粒平均粒径为2mm～5mm。固体颗粒加入量为5kg～40kg。

[0013] 上述技术方案中，所述分布箱2为上下开口的喇叭形或圆锥形，分布箱2小口直径与下管箱1入口段管径相同，分布箱2小口端连接下管箱1入口段，分布箱2大口直径与下管箱1直径相同，分布箱2大口端排布细管7，分布箱2高度为换热器列管9长的0.1～0.3倍。

[0014] 上述技术方案中，所述细管7为圆管，细管7直径为固体颗粒平均粒径的1.2～3倍，细管7长度为8mm～15mm，细管7数量为换热器列管9数量的2～4倍，细管7上可以加装封板。

[0015] 上述技术方案中，所述球形塞3安装在分布箱2小口端入口处，球形塞3直径为下管箱1入口管径的1.2～2倍。

[0016] 上述技术方案中，所述挡板4安装在球形塞3之上，挡板4为平板式、屋顶式、反屋顶式、方锥式、反方锥式或螺旋桨式中的一种，挡板4中心轴和分布箱2中心轴以及下管箱1中心轴重合，挡板4垂直投影最大长度小于等于下管箱1直径的0.3倍。

[0017] 上述技术方案中，所述分布盘5安装在挡板4之上，分布盘5距离挡板4的距离大于等于30mm，所述分布盘5为周边开小孔的旋转体，其中旋转体为圆柱、圆锥、圆台或半圆球中的一种，分布盘5中心轴和下管箱1中心轴重合，分布盘5垂直投影最大长度小于等于下管箱1直径的0.3倍，分布盘5高度小于等于其垂直投影的最大长度，分布盘5开孔率为40％～
70％，开孔孔径为固体颗粒平均粒径的1.5～2倍。

[0018] 上述技术方案中，所述分布板6安装在分布盘5之上，分布板6距离分布盘5的距离大于等于30mm，所述分布板6为多孔板，分布板6正面结构为圆型、环型、翅片型或栅条型中的一种，分布板6侧面结构为平面型、上凸型、下凸型、凸透型或凹透型中的一种，分布板6直径为挡板4和分布盘5垂直投影最大长度较大者的1.5～2倍，分布板6厚度为5mm～10mm，分布板6开孔率为50％～80％，开孔直径大于等于固体颗粒平均粒径的2倍，对于任意两个开孔，距离分布板6中心远的开孔孔径大于等于距离分布板6中心近的开孔孔径。

[0019] 上述技术方案中，所述下沿套管8安装在换热器列管9下端，每根换热器列管9对应一根下沿套管8，下沿套管8管径为换热器列管9管径的0.4倍～0.6倍，下沿套管8长度为15mm～50mm，从换热器中心到换热器四周，下沿套管8长度逐渐增加，换热器最中心的下沿套管8不设坡口，不开孔，换热器四周的下沿套管8设置斜向下坡口，坡口角度为15度～60度，从换热器中心到换热器四周，下沿套管8坡口角度逐渐变小，换热器四周的下沿套管8外壁上开至少一个孔，开孔孔径为固体颗粒平均粒径的1.2～1.5倍。

[0020] 上述技术方案中，所述下沿套管采用缩径型式，形成局部负压，使固体颗粒更容易进入。

[0021] 上述技术方案中，所述液固分离器11是重力沉降式或者旋流分离器的一种。

[0022] 上述技术方案中，所述固体颗粒回收罐14是筛网过滤器、离心过滤器、风选过滤器或者共振筛的一种。

[0023] 上述技术方案中，以壳程出口侧水的温度大于等于60℃的时间来计算原油电脱换热器的运行周期。

[0024] 采用本发明的技术方案，一种延长原油电脱换热器运行周期的方法，主要包括以下步骤：(a).电脱污水和固体颗粒混合，经液体循环泵18输送至分布箱2；(b).液固混合物依次经过球形塞3、挡板4、分布盘5、分布板6、细管7、下沿套管8后，进入换热器列管9并不断冲刷粘附在内壁的污垢；(c).液固混合物经液固分离器11进行分离，电脱污水循环回液体储槽17，固相经固体颗粒回收罐14进行分离，固体颗粒进入循环，污垢从排污口15排出，取得了原油电脱换热器运行周期为281天的较好技术效果。

附图说明

[0025] 图1为本发明所述延长原油电脱换热器运行周期的方法的流程示意图。

[0026] 图2为本发明所述延长原油电脱换热器运行周期的方法的分布箱和细管连接示意图。

[0027] 图3为本发明所述延长原油电脱换热器运行周期的方法的下沿套管示意图。

[0028] 图4为本发明所述延长原油电脱换热器运行周期的方法的挡板示意图。

[0029] 图5为本发明所述延长原油电脱换热器运行周期的方法的分布盘示意图。

[0030] 图6为本发明所述延长原油电脱换热器运行周期的方法的分布板示意图。

[0031] 图1中，1为下管箱；2为分布箱；3为球形塞；4为挡板；5为分布盘；6为分布板；7为细管；8为下沿套管；9为换热器列管；10为上管箱；11为液固分离器；12为物料加入口；13为固体颗粒槽；14为固体颗粒回收罐；15为排污口；16为物料加入口；17为液体储槽；18为液体循环泵。

[0032] 固体颗粒通过物料加入口12加入到固体颗粒槽13中，电脱污水通过物料加入口16加入液体储槽17中；液体储槽17中的电脱污水经液体循环泵18输送至下管箱1中的分布箱2入口处，输送过程中带动从固体颗粒回收罐14中下落的固体颗粒，形成液固混合物；带有固体颗粒的电脱污水进入分布箱2，挤开球形塞3后，依次经过挡板4、分布盘5和分布板6后进入细管7；从细管7出来后，沿着下沿套管8，固体颗粒进入换热器列管9，并不断冲刷、刮擦和搅动换热器列管9内壁粘附的污垢；从换热器列管9出来的物流为带有固体颗粒和污垢的电脱污水，该物流经过上管箱10后进入液固分离器11，在液固分离器11中，电脱污水和固相分离；从液固分离器11中分出来两路，一路为电脱污水，循环回液体储槽17中，另一路为固相，经过固体颗粒槽13后进入固体颗粒回收罐14；在固体颗粒回收罐14中，固体颗粒和污垢分离；固体颗粒回收罐14分出来两路，一路为固体颗粒，从固体颗粒回收罐14底部下落后进入后续循环，另一路为污垢，从排污口15排出。

[0033] 本发明所述之分布盘5和分布板6的开孔方式不止于图5和图6所示。

[0034] 下面通过实施例和对比例对本发明作进一步阐述，但本发明的方法并不仅限于此。

具体实施方式

[0035] 下面结合实施例，进一步说明本发明的方法。

[0036] 【实施例1】

[0037] 采用图1所示的流程，应用于某原油电脱换热器；该换热器内设442根换热器列管，每根管长4800mm，管径为Φ22×1.5mm，管子呈正三角形排列；管程介质电脱污水的流速为1.5m/s，流量为300m3/h，进口温度100℃，出口温度78℃；壳程介质水的流速为1m/s，流量
3
100m /h，进口温度30摄氏度；固体颗粒采用玻璃珠，平均粒径5mm，固体颗粒加入量为5kg；
分布箱为图2所示圆锥形，分布箱高度480mm；细管1768根，直径6mm，长度8mm；球形塞直径为下管箱进口管径的2倍；挡板为图4所示平板式，其垂直投影最大长度为0.1倍下管箱直径；
分布盘为图5所示圆柱型，其直径和高度均为0.1倍下管箱直径，开孔率40％，孔径8mm，距离挡板30mm；分布板为图6所示平面翅片型多孔板，直径为0.15倍下管箱直径，厚度5mm，开孔率50％，最小孔径10mm，距离分布盘40mm；下沿套管管径12mm，排布为：最中间1根，长度
15mm，无坡口，不开孔；中间7层共183根，长度20mm，坡口60度，开一个孔，孔径6mm，外面4层共258根，长度30mm，坡口45度，开两个孔，孔径7.5mm。该条件下，某原油电脱换热器的运行周期为229天，其结果详见表1。

[0038] 【实施例2】

[0039] 采用和实施例1相同的流程和设备，应用于某原油电脱换热器；其各设备参数和工艺操作参数详见表1。该条件下，某原油电脱换热器的运行周期为173天。

[0040] 【实施例3】

[0041] 采用和实施例1相同的流程和设备，应用于某原油电脱换热器；其各设备参数和工艺操作参数详见表1。该条件下，某原油电脱换热器的运行周期为159天。

[0042] 【实施例4】

[0043] 采用和实施例1相同的流程和设备，应用于某原油电脱换热器；其各设备参数和工艺操作参数详见表1。该条件下，某原油电脱换热器的运行周期为281天。

[0044] 【实施例5】

[0045] 采用和实施例1相同的流程和设备，应用于某原油电脱换热器；其各设备参数和工艺操作参数详见表1。该条件下，某原油电脱换热器的运行周期为208天。

[0046] 【实施例6】

[0047] 采用和实施例1相同的流程和设备，应用于某原油电脱换热器；其各设备参数和工艺操作参数详见表1。该条件下，某原油电脱换热器的运行周期为144天。

[0048] 【对比例1】

[0049] 采用和实施例1相同的流程，应用于某原油电脱换热器，只是不设置分布箱、球形塞、挡板、分布盘、分布板、细管和下沿套管；其工艺操作参数详见表1。该条件下，某原油电脱换热器的运行周期为91天。

[0050] 【对比例2】

[0051] 采用传统的管壳式换热器，应用于某原油电脱换热器，不加入固体颗粒，没有固体颗粒的循环流程，也不设置分布箱、球形塞、挡板、分布盘、分布板、细管和下沿套管；其工艺操作参数详见表1。该条件下，某原油电脱换热器的运行周期为47天。

[0052] 表1

[0053]

[0054]

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