CN103808174A

CN103808174A - 管壳式换热器

Info

Publication number: CN103808174A
Application number: CN201310587576.8A
Authority: CN
Inventors: 钮建平
Original assignee: WUXI ACC HEAT EXCHANGER Co Ltd
Current assignee: WUXI ACC HEAT EXCHANGER Co Ltd
Priority date: 2013-11-21
Filing date: 2013-11-21
Publication date: 2014-05-21

Abstract

本发明提供一种管壳式换热器，主要由外壳、换热管、上封头、下封头、上管板、下管板、壳程中部流化风分布器，壳程下部流化风分布器，冷待生剂入口，热待生剂出口，热再生剂入口，冷却再生剂出口，热汽提油气出口。换热介质在相应的换热管内流动，每根相应的管热管外连接有温度传感器的触头。通过在换热器内设置颗粒流化装置，使冷、热颗粒流化，得到具有流体流动特性的流化颗粒，在换热器内按流程方向流动，并实现在冷、热固体颗粒之间的换热，并随时监控换热介质温度。

Description

管壳式换热器

技术领域

本发明涉及一种管壳式换热器，属于机械技术领域。

背景技术

在采用大的剂油比操作时，为了在提升管反应器中保持适当的反应温度，必须对再生剂进行冷却降温，以维持反应器内的热量平衡。目前的方法是采用外取热器，在再生剂和水(水蒸汽)之间换热，对高温再生剂进行冷却降温，以控制工艺反应过程的温度，维持大剂油比操作条件下反应器内的温度和热量平衡，取出的热量用于产生过热水蒸汽，并入蒸汽管网。

虽然采用这种方法可以在一定程度上提高剂油比，但采用这种方法存在的问题是，在催化剂总结碳量大致不变、再生温度一定、再生器产生的热量一定的条件下，随着剂油比的增大，外取热器取走的热量逐步增加，这部分热量用于产生水蒸汽并入蒸汽管网，不再返回再生系统，剂油比的提高受到一定限制。

发明内容

通过在换热器内设置颗粒流化装置，使冷、热颗粒流化，得到具有流体流动特性的流化颗粒，在换热器内按流程方向流动，并实现在冷、热固体颗粒之间的换热，并随时监控换热介质温度。

该技术方案如下：一种管壳式换热器，主要由外壳、换热管、上封头、下封头、上管板、下管板、壳程中部流化风分布器，壳程下部流化风分布器，冷待生剂入口，热待生剂出口，热再生剂入口，冷却再生剂出口，热汽提油气出口，管程上部催化剂分布盘，管程上部流化风分布器，管程下部流化风分布器，弧形挡板组成；由外壳、换热管、上管板、下管板之间的空间组成壳程，由上封头、下封头及换热管内部流动空间组成管程；换热器竖直放置；上管板和下管板的形状为圆盘形，其外圆部位与外壳及上封头或下封头定位连接，其上开有若干圆孔，固定换热管；热汽提油气出口位于壳程中密相料位之上、壳程空间顶部；待生剂在换热器中升温后，热汽提油气从热汽提油气出口流出，进入沉降器或油气管线；热汽提油气出口下部设有弧形挡板，防止油气夹带催化剂离开固固换热器；换热介质在相应的换热管内流动，每根相应的管热管外连接有温度传感器的触头。

进一步地，所述温度传感器的触头设置换热管的中部。

此外，通过本发明提出的管壳式换热器，使待生剂升温，可以对待生剂产生热汽提的效果，将催化剂中携带的油气提出，并使未完全反应的组分再次裂化反应得到更多油气，从而得到充分的汽提效果；在换热器的冷颗粒(待生剂)行程上部，开有热汽提油气出口，将热汽提油气返回沉降器或油气管线，从而得到更高的轻质产品收率，并降低焦炭产率，提高装置效益。经过在换热器中热汽提后，可以降低待生剂上的结焦并降低结焦中的氢碳比，降低再生器中水蒸气分压，减缓催化剂的水热失活，从而为提高再生器的烧焦能力，为提高装置产量奠定基础。

附图说明

图1是本发明提出的管壳式换热器主体图。

1.外壳，2.换热管，3.上封头，4.下封头，5.上管板，6.下管板，7.壳程中部流化风分布器，8.壳程下部流化风分布器，9.冷待生剂入口，10.热待生剂出口，11.热再生剂入口，12.冷却再生剂出口，13.热汽提油气出口，14.管程上部催化剂分布盘，15.管程上部流化风分布器，16.管程下部流化风分布器，17.弧形挡板；18.温度传感器；19.温度传感器。

具体实施方式

如图1所示，如图1所示，一种管壳式换热器，由外壳(1)、换热管(2)、上封头(3)、下封头(4)、上管板(5)、下管板(6)、壳程中部流化风分布器(7)，壳程下部流化风分布器(8)，冷待生剂入口(9)，热待生剂出口(10)，热再生剂入口(11)，冷却再生剂出口(12)，热汽提油气出口(13)，管程上部催化剂分布盘(14)，管程上部流化风分布器(15)，管程下部流化风分布器(16)，弧形挡板(17)组成；由外壳(1)、换热管(2)、上管板(5)、下管板(6)之间的空间组成壳程，由上封头(3)、下封头(4)及换热管(2)内部流动空间组成管程；换热器竖直放置，冷、热固体颗粒分别在壳程、管程内流化、流动并实现换热，降低热再生剂的温度，提高冷待生剂的温度，并将热量带回再生器，在实现大剂油比操作的同时，保证整个系统的热量平衡。换热介质在相应的换热管内流动，每根相应的管热管外连接有温度传感器的触头。温度传感器的触头设置换热管的中部。

外壳(1)的形状为圆柱体，直径为D，长度为L，在其上部设有冷待生剂入口(9)、在其下部设有热待生剂出口(10)、在其顶部设有热汽提油气出口(13)；其长径比L/D的范围在1～20。

换热管(2)的形状为圆柱体，直径为d，长度为l，根数根据需要而定。

上封头(3)是带有直边段的椭圆封头，直径为D，直边段长度为L1，其下部与外壳(1)的上部及上管板(5)连接，在其顶部或侧面直边段部位开有热再生剂入口(11)，其长径比L1/D的范围在0.1～6；下封头(4)是带有直边段的椭圆封头，直径为D，直边段长度为L2，倒置安装，其上部与外壳(1)的下部及下管板(6)连接，在其底部或侧面直边段部位开有冷却再生剂出口(12)，其长径比L2/D的范围在0.1～6。

上管板(5)和下管板(6)的形状为圆盘形，其外圆部位与外壳(1)及上封头(5)或下封头(6)定位连接，其上开有若干圆孔，固定换热管(2)。

壳程中部流化风分布器(7)位于外壳(1)和换热管(2)之间的壳程空间的中间部位，可以有若干层，在其喷出的流化风作用下，冷待生剂颗粒在壳程空间流化，均匀分布，在此空间中形成密相流化床；壳程下部流化风分布器(8)位于外壳(1)和换热管(2)之间的壳程空间的底部，在其喷出的流化风作用下，冷待生剂颗粒在壳程空间流化，在此空间中形成密相流化床，通过壳程下部的热待生剂出口(10)流出换热器壳程，进入再生器。

热汽提油气出口(13)位于壳程中密相料位之上、壳程空间顶部；待生剂在换热器中升温后，热汽提油气从热汽提油气出口(13)流出，进入沉降器或油气管线；热汽提油气出口(13)下部设有弧形挡板(17)，防止油气夹带催化剂离开固固换热器。

管程上部催化剂分布盘(14)位于由上封头(3)与上管板(5)构成的管程热再生剂上部入口空间的上部，形状为圆锥形，锥面上开有若干分布孔，由热再生剂入口(11)流入的热再生剂，在其形状的作用下，在整个截面上均匀分布。

管程上部流化风分布器(15)位于由上封头(3)与上管板(5)构成的管程热再生剂上部入口空间的下部，在其喷出的流化风作用下，热催化剂颗粒流化，在上管板(5)上部均匀分布，并均匀流入每根换热管(2)；管程下部流化风分布器(16)位于由下封头(4)与下管板(6)构成的管程冷却再生剂下部出口空间的下部，在其喷出的流化风作用下，各换热管(2)流出的冷却再生剂颗粒流化、混合换热，通过冷却再生剂出口(12)流出换热器管程，然后进入提升管反应器。

进入固固换热器的热再生剂的量与再生器中过来的热再生剂的比例为0-100％，进入固固换热器的冷待生剂的量与沉降器过来的冷待生剂的比例为0-100％。

本发明提出的管壳式换热器的使用过程，例如可以是，热再生剂通过热再生剂入口(11)进入换热器，在管程上部催化剂分布盘(14)和管程上部流化风分布器(15)的流化气体作用下流化，在上管板(5)上部均匀分布、均匀流入各个换热管(2)，经过换热管(2)换热降温后，进入管程下部，在管程下部流化风分布器(16)的流化气体作用下流化，通过冷却再生剂出口(12)流出换热器，然后进入提升管反应器；冷待生剂通过冷待生剂入口(9)进入换热器壳程，在壳程中部流化风分布器(7)和壳程下部流化风分布器(8)流化气体的作用下流化，在壳程中向下流动，并在壳程的中上部位形成料位，料位下部形成密相流动，料位上部为稀相流动，在流动过程中通过换热管(2)与管程中的热再生剂换热并升温，升温的待生剂从热待生剂出口(10)流出换热器，然后进入再生器再生。由于流化气体的汽提作用，壳程中待生剂颗粒之间的油气被置换汽提，随流化气体向上流动；并且由于待生剂温度升高，壳程中待生剂上附着的未完全反应的重质组分进一步裂化成油气，被流化气体汽提向上流动，最后这些油气随着汽提气体从料位溢出进入稀相区域，最后从热汽提油气出口(13)流出换热器，进入沉降器或者油气管线，然后进入分馏系统。在热汽提油气出口(13)的入口附近，设有弧形挡板(17)，以减少油气携带的催化剂颗粒。由于升温后的进一步裂化，与传统汽提方法相比可以产生更多的油气，得到较多的轻质油品，并且大大降低待生剂上附着焦炭的氢碳比，降低焦炭的产率。由于焦炭产率的降低，还可以提高再生器的负荷，提高装置的处理量。由于经过热汽提后待生剂上结焦的氢碳比大大降低，在对待生剂的再生过程中，水蒸气的分压大大降低，从而有效抑制再生过形成中催化剂的水热失活现象。

进入本发明提出的管壳式换热器的热再生剂和冷待生剂，可以是全部，也可以是一部分。在只有部分热再生剂和冷待生剂进入换热器换热的情况下，在冷却再生剂流出冷却再生剂出口(12)之后，还需加装混合换热器，使部分热再生剂和冷却再生剂混合换热，达到温度均匀之后，进入提升管反应器。

通过本发明提出的管壳式换热器，不仅可以将通过冷却再生剂产生的热量返回再生系统，保证在大剂油比条件下再生过程和整个操作过程正常进行，从而提高装置液收率，提高装置效益；而且由于回收的热量进入再生系统，保证大剂油比操作条件下的再生过程正常进行之后，将进入高温烟气能量回收系统，转变为高品位的电能，可以装置自用或输出，产生更高的附加效益。此外，由于大剂油比操作降低了初始新鲜催化剂的温度，降低了催化裂化喷雾进料中与热催化剂最先接触油滴的过度裂化，可以降低干气和焦炭的产率。此外，由于在换热器中待生剂温度的提高，可以实现热汽提，进一步提高液收率，降低催

化剂结焦，并降低结焦中的氢碳比。

实验室研究和工业实施例表明，在大剂油比操作，新鲜催化剂温度降低10℃～40℃时，液收率可以提高2.5％以上，效益显著。

本发明提出的管壳式换热器，可以用于所有的催化裂化装置和其它需要在冷热固体颗粒之间换热的装置。

本发明所述的具体实施方式并不构成对本申请范围的限制，凡是在本发明构思的精神和原则之内，本领域的专业人员能够作出的任何修改、等同替换和改进等均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种管壳式换热器，其特征是：所述换热器主要由外壳、换热管、上封头、下封头、上管板、下管板、壳程中部流化风分布器，壳程下部流化风分布器，冷待生剂入口，热待生剂出口，热再生剂入口，冷却再生剂出口，热汽提油气出口，管程上部催化剂分布盘，管程上部流化风分布器，管程下部流化风分布器，弧形挡板组成；由外壳、换热管、上管板、下管板之间的空间组成壳程，由上封头、下封头及换热管内部流动空间组成管程；换热器竖直放置；上管板和下管板的形状为圆盘形，其外圆部位与外壳及上封头或下封头定位连接，其上开有若干圆孔，固定换热管；热汽提油气出口位于壳程中密相料位之上、壳程空间顶部；待生剂在换热器中升温后，热汽提油气从热汽提油气出口流出，进入沉降器或油气管线；热汽提油气出口下部设有弧形挡板，防止油气夹带催化剂离开固固换热器；换热介质在相应的换热管内流动，每根相应的管热管外连接有温度传感器的触头。

2.由权利要求1所述的管壳式换热器，其特征是：所述温度传感器的触头设置换热管的中部。