换热器阻垢装置及带该阻垢装置的换热器的制作方法

本实用新型涉及阻垢装置，尤其涉及换热器阻垢装置及带该阻垢装置的换热器，可用于正丁烷法马来酸酐生产中热虹吸式再沸器的阻垢。

背景技术：

马来酸酐(mah)是一种常用的基本有机化工原料，是世界上仅次于苯酐的第二大酸酐原料，且其下游产品有着相当广泛的开发和应用前景。马来酸酐广泛应用于合成树脂，润滑油添加剂、医药、食品添加剂、1,4丁二醇、γ丁内酯、四氢呋喃、丁二酸、富马酸等一系列重要的有机化学品和精细化学品。

正丁烷氧化法生产马来酸酐，该方法采用钒磷氧(vpo)催化剂体系。在温度为400-450℃条件下反应，反应生成气中含有马来酸酐、醋酸、丙烯酸、一氧化碳和二氧化碳。反应生成气经过两级冷却器冷却后，在吸收塔内利用溶剂邻苯二甲酸二丁酯(dbp)吸收其中的马来酸酐，同时会吸收醋酸和丙烯酸等小分子物质，并产生焦油等大分子杂质。含有马来酸酐溶剂经过预热器预热后送至解析塔回收其中的马来酸酐。解析塔底部采用立式热虹吸再沸器加热，解析后的溶剂送往溶剂处理单元回收利用。再沸器的壳程采用5.0mpag高压饱和蒸汽加热，维持塔底温度不低于195℃。再沸器管程介质为含有少量马来酸酐和大分子杂质的溶剂，在高温作用下，大分子杂质会在列管内上结焦，附着在列管内壁上会导致换热效率下降，解析塔底部温度降低，到不到工艺所需要求。过低的塔底温度会导致溶剂中的马来酸酐的含量过高，影响下游的溶剂处理单元的正常运行同时造成装置吨产品的丁烷消耗升高，导致装置运行成本升高。

解析塔再沸器每次清洗投用后，由于管壁高温结焦，再沸器的蒸汽用量会逐步下降至设计值的50％左右，平均三个月的时间就需要降低生产负荷以维持解析塔底部温度，直至被迫停车清洗，影响装置长周期满负荷运行。

技术实现要素：

发明目的：针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供了一种换热器阻垢装置，缓解换热器的高温结垢现象，延长使用周期。

技术方案：本实用新型所述的换热器阻垢装置，包括惰性气体输入管，所述惰性气体输入管的出口端连接有伸入换热器物料进料管箱内的多个喷嘴。

采用本实用新型换热器阻垢装置，在换热器的运行过程中通入惰性气体例如氮气，气体在物料中产生间歇气泡经过换热器，气泡在爆破过程中产生的力减缓换热器的结垢，或是将已经产生的垢除去，这样可以减少换热器在高温运行中的结垢，有效缓解长周期运行后换热效率下降的现象及对原生产工艺的不利影响。

优选，所述的惰性气体输入管包括气体输入总管，以及与气体输入总管连接的多个支管，每个支管的出口端与对应的喷嘴连接。

优选，气体输入总管的管路设有流量控制阀及流量计，多个支管的管路上设有支管控制阀。

优选，所述的多个喷嘴包括设于所述物料进料管箱底部的轴向喷嘴，以及绕所述物料进料管箱侧壁周向分布的径向喷嘴。

优选，径向喷嘴为多个，沿物料进料管箱侧壁周向均匀分布；所述径向喷嘴具有多个均匀分布的喷射孔；所述轴向喷嘴的喷口上方设有气体分布盘，气体分布盘通过支架与进料管箱内壁相固定。径向喷嘴的气体通过喷射孔均匀喷出，轴向喷嘴的喷口喷出的气流吹扫至气体分布盘，通过气体分布盘上的气体扩散孔向上扩散。

所述气体分布盘的直径为换热器物料进料管箱直径的1/4～2/5，气体分布盘的气体扩散孔的目数为10～15目。上述参数可以达到更佳的气体扩散效果。

优选，径向喷嘴为2～4个；轴向喷嘴为1～2个。

优选，径向喷嘴处于管箱内的长度为再沸器半径的2/3～3/4，与轴向喷嘴相配合，可以实现气体在整个换热器截面均匀分布，轴向喷嘴处于管箱内的长度无具体要求，在分布盘下方即可，气体分布盘与径向喷嘴大致处于同一水平面。

优选，径向喷嘴主管直径与换热器换热管直径比值为0.9～1.1，径向喷嘴的喷射孔孔直径与换热器换热管直径比值为1/4-1/6；轴向喷嘴主管直径换热器换热管直径比值为0.9～1.1。一方面保证气体流量，另一方面保证气体分散效果。

优选，气体输入总管的流量计后总管压力为0.01-1mpa，更优选为0.05mpa，进气更加均匀。

优选，所述的换热器阻垢装置，还包括控制器，与支管控制阀电性连接。

所述的换热器阻垢装置，换热器可以为热虹吸式再沸器。

本发明还提供了一种换热器，设有所述的换热器阻垢装置。

有益效果：

本实用新型换热器阻垢装置，可以缓解换热器的高温结垢现象，延长使用周期。

本实用新型对喷嘴位置及数量等参数进行合理设置，设置气体分布盘，确保了惰性气体在换热器中的均匀分布，确保阻垢效果。

本实用新型换热器阻垢装置适用于热虹吸式再沸器，当应用于正丁烷氧化法生产马来酸酐中时，可以解决解决正丁烷法马来酸酐装置解析塔无法长周期运行的难题。以11.7万吨/年正丁烷法马来酸酐装置为例，解析塔再沸器每次清洗后重新投用后平均运行周期为3-4个月。在清洗投用前使用换热器阻垢装置后，平均运行时间提高至12-14个月，可以有效延长装置的连续运行周期，将每年停车检修次数由3次减少为1次。按照每次检修时间10天计算，每年可增加生产时间480小时，同时可以减少装置开停工费用和工艺波动。

本实用新型换热器阻垢装置可以应用于负压操作的带有再沸器的装置中，可以有效缓解再沸器运行过程中物料在换热器列管壁的结垢现象，维持换热效率，延长使用周期，减少装置因为换热器换热效率下降而被迫停车清洗的次数，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为本实用新型换热器阻垢装置安装的结构示意图；

图2为径向喷嘴的外部分布示意图(下管箱内部结构未显示)；

图3为径向喷嘴的结构示意图；

图4为径向喷嘴的截面图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐明本发明。

本实用新型中，如无特殊说明，所有百分数均为重量百分数。

实施例1

热虹吸式再沸器1为换热器的一种，以其为例，说明本实用新型换热器阻垢装置的结构，除阻垢装置外，热虹吸式再沸器1为现有常规结构，一般包括壳体101以及分别处于壳体101上下两端的上管箱102和下管箱103，壳体101具有壳程入口和壳程出口，上管箱102具有管程出口，下管箱103具有管程入口，物料走管程，换热介质走壳程。在正丁烷法生产马来酸酐过程中，来自真空解析塔底部含有马来酸酐和杂质的溶剂塔釜液通过重力流进入热虹吸式再沸器下管箱，再沸器的壳程采用高压蒸汽加热，列管内的物料受热部分汽化后的气液混合物通过再沸器的上管箱返回解析塔。其中，塔釜液主要成分为邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸单丁酯、邻苯二甲酸酐、马来酸、马来酸酐、焦油等物质的混合物，焦油为醋酸、丙烯酸、马来酸酐在高温下聚合生产的褐色粘稠物。

如图1～图2，本实用新型换热器阻垢装置，包括惰性气体输入管，惰性气体输入管包括气体输入总管2，以及与气体输入总管连接的多个支管3，支管的数量可以根据实际情况进行设置，本实施例为四个支管，每个支管的出口端均连接伸入下管箱103内的喷嘴4。气体输入总管2的管路设有流量控制阀5及流量计6，四个支管的管路上各设有一个支管控制阀7，支管控制阀7控制每个支管气路的开启和关闭。气体输入总管的流量计6后总管压力为0.05mpa，进气更加均匀。

四个喷嘴包括一个设于下管箱底部(即底部封头)的轴向喷嘴401，以及绕下管箱侧壁周向均匀分布的三个径向喷嘴402。如图3～4，径向喷嘴402包括径向喷嘴主管4021以及开设于径向喷嘴主管上的多个喷射孔4022，本实施例中喷射孔4022为两排，每排沿径向喷嘴主管轴向布置，且朝斜向下40～45°的方向喷射，提高气体分布的均匀性，喷射孔的数量可以根据实际情况设置，例如可以为8个。轴向喷嘴401包括轴向喷嘴主管以及设于其端部的喷口，喷口上方设有气体分布盘8，气体分布盘8通过支架(图中未显示)与进料管箱底壁相固定,气体分布盘与径向喷嘴大致处于同一水平面。轴向喷嘴401的喷口喷出的气流吹扫至气体分布盘，通过气体分布盘上的气体扩散孔向上扩散。通过对气体分布盘及喷嘴相关参数的优化设置，可以进一步提高气体分布的均匀性和控制合适的进气量，提高阻垢效果，具体的，比较优选的设置方式如下：气体分布盘8的直径为下管箱直径的1/4，气体分布盘8带有均匀分布的气体扩散孔(图中未显示)，气体扩散孔目数为10目。径向喷嘴402处于下管箱内的长度为再沸器下管箱半径的2/3，径向喷嘴主管直径与再沸器换热管直径相同，径向喷嘴的喷射孔孔直径为再沸器换热管直径的1/5，轴向喷嘴主管直径与再沸器换热管直径相同。

装置运行时，来自管线的惰性气体例如氮气作为鼓泡剂通过流量控制阀和流量计后，进入四个支管中，经过下管箱的三个径向喷嘴和底部轴向喷嘴注入再沸器的下管箱内，每个支管控制阀可以控制相应的支管气体是否进入下管箱。气体产生的气泡在爆破过程中产生的力减缓再沸器的结垢，或是将已经产生的垢除去，从而减少再沸器在高温运行中的结垢，有效缓解长周期运行后换热效率下降的现象及对原生产工艺的不利影响。

气体的注入可以采用人工控制各阀门进行控制，当然作为进一步优选的，为便于惰性气体注入控制，还可以设有控制器(可采用现有常规结构，可购买或自行设置)，支管控制阀采用电磁阀，控制器与四个支管控制阀电性连接，实现依次间歇打开，例如控制每个支管控制阀的开启时间为1-60秒，优选15s。由于解析塔为真空塔，如果四个喷嘴同时进料，过多的惰性气体进入塔内，会造成塔内真空稳态波动；太少的气体流量又达不到爆破效果。所以，每个阀门开启一段时间，开启后保持关闭，依次间歇打开，控制轮流进料，保证单股气量足够达到爆破效果，且较为均匀的分布在料液中。在正丁烷法生产马来酸酐过程中，鼓泡用氮气总量为液体塔釜液质量的0.001％～10％，优选0.03～0.045％。

本实施例还进一步提供一种换热器，设有上述结构的换热器阻垢装置。

应用例

11.7万吨/年正丁烷法马来酸酐装置汽提塔再沸器(热虹吸式再沸器)设计数据如表1，正常生产，蒸汽用量为9.159t/h，管程物料出口温度201℃，使用本实施例的换热器阻垢装置，依次间歇打开四个支管控制阀，控制每个支管控制阀的开启时间为15s；塔釜液流量为100t/h，氮气量45kg/h，约占0.045％，运行至第11个月，再沸器的蒸汽用量可维持在7.0t/h，出口温度维持195.9℃，符合要求。

未投用氮气爆破技术(即未使用本实用新型具体实施例的换热器阻垢装置)，相同工艺条件下使用3个月后由于列管结垢导致换热效率下降，蒸汽用量下降至6t/h，再沸器出口温度低于195℃的最低需求温度，装置被迫停车清洗。

表1