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一、核心结构特征
管束与管板连接
乙烯列管换热器的管束通过胀接或焊接方式固定于管板,形成刚性连接。管板作为关键承力部件,需承受管内外流体的压力差及温差应力。例如,在裂解气急冷过程中,管板需应对高温裂解气(约800℃)与冷却水(约30℃)的剧烈温差,其厚度设计需满足热应力分散要求。
折流板布局
壳程内设置弓形折流板,通过强制改变流体流向提升湍流度。典型设计采用缺口20%-25%的弓形挡板,间距根据流速优化,确保裂解气在壳程呈“S"形流动,传热系数较光管提升30%-50%。
分程与流道设计
采用多管程结构(如2程或4程),通过管箱内分程隔板实现流体分配。管程流体流速控制在1.5-3m/s,兼顾压降与传热效率。壳程则通过折流板形成错流,降低壳侧压降。
材料选择与耐腐蚀性
高温高压工况材料
裂解气侧管材选用高铬镍合金(如Incoloy 800H),抗蠕变温度达900℃;冷却水侧采用316L不锈钢,耐氯离子腐蚀。管板则采用复合钢板(如SA516 Gr70+316L),兼顾强度与耐蚀性。
抗应力腐蚀开裂(SCC)措施
通过焊后热处理(PWHT)消除焊接残余应力,控制冷却水pH值在8.5-9.5,并添加缓蚀剂(如钼酸盐),将SCC风险降低至0.1%/年以下。
涂层与衬里技术
在腐蚀性介质接触部位(如急冷水侧)应用镍基合金喷涂或PTFE衬里,厚度0.3-0.5mm,使局部耐蚀性提升2-3个数量级。