CN104275130A - 一种流化床热超导取热方法和设备 - Google Patents

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Abstract

一种流化床热超导取热方法，属于石油化工、热能利用、流态化技术领域，用于解决现有取热系统复杂问题。包括流化床、内部取热及外部换热，其特征是：设置若干取热单元，每个取热单元包括流化床内部热超导取热和外部热超导换热，外部热超导换热是加热除氧水或工艺介质使其蒸发，并能够调节取热负荷。该方法可省去复杂的热水循环系统，使取热系统大幅度简化，并且没有空间高度限制可应用于低空间高度场合。还提供了实现本发明方法的器内热超导取热管和器外热超导换热器设备。应用于催化裂化装置再生器取热、再生剂冷却降温、预提升器取热、提升管反应器取热及甲醇制烯烃装置再生器、反应器取热。

Description

一种流化床热超导取热方法和设备
技术领域
本发明属于石油化工、热能利用、流态化技术领域，特别涉及一种流化床热超导取热方法和设备。
背景技术
炼油厂催化裂化装置加工重质油时再生器热量会过剩，装置提高剂油比适当降低再生剂温度也需要设置取热设施。常用的取热设施有内取热和外取热。外取热热负荷可以调节可以使装置具有较大操作弹性故得到广泛应用，外取热是将热催化剂引出再生器，在外部将催化剂冷却降温(通过设置取热管并通入除氧水产汽取热)后再返回再生器，通过调节催化剂循环量调节取热负荷。取热器热水循环有自然循环(无热水泵)和强制循环(有热水泵)两种型式。专利91227483.2为了提高取热管的取热能力在取热管外侧设置翅片，专利01275334.3在取热管外侧设置钉头。专利94220406.9提出了带汽包方案，但其没有涉及汽水快速分离及蒸汽脱水。目前工业催化裂化装置外取热器现状是：方案一，外取热器与汽包分体布置、采用自然循环(无热水循环泵)，大型外取热器安装40～100根翅片管或钉头管，汽包与外取热器高差～20m，其间有50～120根连接管道，工程庞大、汽水循环系统非常复杂。方案二，带汽包外取热器方案，该方案可省略取热器与汽包间连接管道，当发生中压蒸汽时汽包尺寸大、壁厚较厚，尤其汽包下端板由于多根取热管插入使其壁厚高达200～250mm，制造难度大、投资高、限制了规模进一步扩大故不适用大型化，该方案目前应用最大规模是23260kW，规模再大设计及制造均困难，另外该方案取热管一旦损坏装置就要停车。常规取热器由于有循环倍率要求，外取热器需要一定高度空间，如分体型汽包与外取热器需要～20m高差，联体型外取热器设备需要8～12m高度，如不具备上述条件外取热系统将面临困难。
发明内容
本发明的目的是提供一种流化床热超导取热方法，省去复杂的热水循环系统，使取热系统大幅度简化，消除空间高度限制。
本发明解决其技术问题所采用的方法是：包括流化床、内部取热及外部换热，其特征是：设置若干取热单元，每个取热单元包括流化床内部热超导取热和外部热超导换热，外部热超导换热是加热除氧水或工艺介质使其蒸发，并能够调节取热负荷。
一种实现所述发明方法的设备，包括若干取热单元，每个取热单元包括若干器内热超导取热管和器外热超导换热器。
进一步，器内热超导取热管布置在流化床内部，包括主管和辅助管，主管是直管或L型或倒L型，上端或下端伸出器外与器外换热器的干管连接；辅助管是若干根[型或弓型管，上端、下端分别与主管连接，连接处主管扩大或不扩大直径；主管及辅助管内均充满热超导介质，管外侧设置翅片或钉头或不设置；或不设置辅助管。
进一步，器外热超导换热器包括壳体、换热管及蒸汽脱水器；壳体是釜式或筒式，是立式结构或卧式结构，布置在流化床设备上方或下方或侧方，与流化床设备形成联体结构或分体结构；换热管包括干管和支管，干管是直管型或L型或倒L型，其上端或下端与器内热超导主管连接；支管是若干根[型或弓型管，上端、下端分别与干管连接，连接处干管扩大或不扩大直径；干管及支管内均充满热超导介质，管外侧设置翅片或钉头或不设置；或不设置支管；蒸汽脱水器设置在汽包内部或外部或不设置。
进一步，设置除氧水罐与汽包连通或不设置。
进一步，流化床设备是再生器或是反应器或是外取热器或是再生剂降温器或是预提升器或是提升管及快速床反应器。
本发明创新点和积极效果：
本发明创新点是：设置若干取热单元，每个取热单元包括流化床内部热超导取热和外部热超导换热，外部热超导换热是加热除氧水或工艺介质使其蒸发，并能够调节取热负荷。
本发明积极效果是：1、省去了取热管与汽包间复杂的热水循环系统，使取热系统大幅度简化。2、通过热超导换热管、热超导取热管进行热量交换，没有循环倍率限制、没有空间高度限制。3、可调节取热负荷。
附图说明
图1是一种流化床热超导取热方法和设备示意图。
1-主管，2-辅助管，3-主管翅片，4-辅助管翅片，5-再生器壳体，6-导热管，7-蒸汽出口，8-釜式壳体，9-换热管，10-除氧水进口，11-液位计，12-连接筒。
图2是另一种流化床热超导取热方法和设备示意图。
1-蒸汽出口，2-丝网，3-釜式壳体，4-除氧水进口，5-均汽孔板，6-换热管，7-取热管，8-再生剂降温器，9-流化介质环管，10-流化风排出口，11-再生剂进入管，12-再生剂排出管，13-液位计。
图3是另一种流化床热超导取热方法和设备的示意图。
1-汽水出口，3-筒形壳体，4-除氧水进口，6-换热管，7-取热管，8-预提升器壳体，9-流化介质环管，11-再生剂进入管，12-提升管反应器，14-连接筒。
图4是另一种流化床热超导取热方法和设备的示意图。
1-汽水出口，3-釜形壳体，4-除氧水进口，6-换热管，7-取热管，8-快速床反应器，9-分布器，11-提升管反应器，12-上段提升管，14-连接筒。
图5是另一种流化床热超导取热方法和设备的示意图。
1-汽水出口，2-丝网，3-釜式壳体，4-汽水进口，5-均汽孔板，6-换热管，7-取热管，8-外取热器壳体，9-流化风环管，10-流化风排出口，11-高温催化剂进入管，12-低温催化剂排出管，13-液位计，14-连接筒。
具体实施方式
见图1，是应用于再生器或反应器流化床内取热、1个取热单元、釜式换热器方案。若干根辅助管2上端及下端与主管1连接。主管1上端伸出再生器壳体5与导热管6下端连接。导热管6上端通过支承筒12伸入釜式壳体8内部与换热管9下端连接，釜式壳体8中部有除氧水进口10和液位计11，顶部有蒸汽出口7。
见图2，是应用于再生剂降温器、1个取热单元、釜式换热器方案。釜式壳体3置于再生剂降温器8顶部并与之联体结构。再生剂降温器8内设有取热管7，其上端伸入釜式壳体3内部与换热管6连接。釜式壳体3内部设有均汽孔板5，中部壳体有除氧水进口4，上部有丝网2，顶部有蒸汽出口1。再生剂降温器8上部有再生剂进入管11、流化风排出口10，底部有流化介质环管9和再生剂排出管12。
见图3，是应用于预提升器取热、1～6个取热单元、筒式换热器方案。预提升器8采用扩大直径结构，筒式壳体3安装在其过渡段上方通过连接筒14连接。预提升器壳体8内设有取热管7，其上端伸入筒式壳体3内部与换热管6连接。筒式壳体3有除氧水进口4和汽水出口1。预提升器下部与再生剂进入管11连接，顶部与提升管反应器12连接，底部有流化介质环管9。
见图4，是应用于提升管及快速床反应器、2～10个取热单元、釜式换热器方案。快速床反应器8采用扩大直径结构，釜式壳体3安装在其过渡段上方通过连接筒14连接。快速床反应器8内设有取热管7，其上端伸入釜式壳体3内部与换热管6连接。釜式壳体3有除氧水进口4和蒸汽出口1。快速床反应器8上端与上段提升管12连接，下端与提升管反应器11连接，下部有分布器9。
见图5，应用于外取热器，是3～10个取热单元、釜式换热器方案。釜式壳体3置于外取热器壳体8顶部通过连接筒14连接。外取热器壳体8内设有取热管7，其上端伸入釜式壳体3内部与换热管6连接。釜式壳体3内部设有均汽孔板5，中部壳体有除氧水进口4，上部有丝网2，顶部有蒸汽出口1。外取热器壳体8上部有高温催化剂进入管11、流化风排出口10，下部有低温催化剂排出管12，底部有流化风环管9。
参见图1，再生器内高温催化剂向主管翅片3及辅助管翅片4传递热量，将热量传递给主管1及辅助管2内部热超导介质(辅助管2通过其内部热超导介质将热量传递给主管1)，随后主管1通过导热管6将热量传递给器外换热管9；在除氧水进口10给入除氧水，在釜式壳体8内除氧水与换热管9进行热量交换，除氧水汽化取出热量，实现将再生器流化床热量移出。
参见图2，高温再生催化剂从再生剂进入管11进入再生剂降温器8，从流化介质环管9给入流化介质使催化剂处于流化状态，高温再生剂与热超导取热管7进行热量交换，并将热量传递给换热管6。在除氧水进口4进入除氧水，在釜式壳体3内除氧水与换热管6进行热量交换，除氧水汽化取走热量，饱和蒸汽经均汽孔板5、丝网2从蒸汽出口1排出。再生剂降低温度后经再生剂排出管12排出。
参见图3，高温再生剂经再生剂进入管11进入预提升器8中，从流化介质环管9给入流化介质使催化剂处于流化状态，高温再生剂与热超导取热管7进行热量交换，并将热量传递给换热管6。在除氧水进口4进入除氧水，在筒式壳体3内除氧水与换热管6进行热量交换，除氧水部分汽化取走热量，汽水从汽水出口1排出。再生剂降低温度后被提升到提升管反应器12。
参见图4，高温油气及催化剂从提升管反应器11上端流出经分布器9进入快速床反应器8，高温催化剂与取热管7进行热量交换，并将热量传递给换热管6。在除氧水进口4进入除氧水，在釜式壳体3内除氧水与换热管6进行热量交换，除氧水汽化取走热量，蒸汽从蒸汽出口1排出。催化剂和油气降低温度后经上段提升管12排出。
参见图5，高温催化剂从高温催化剂进入管11进入外取热器壳体8中，从流化风环管9给入流化风使催化剂处于流化状态(流化风从流化风排出口10排出)，高温催化剂与取热管7进行热量交换，并将热量传递给换热管6。在除氧水进口4进入除氧水，在釜式壳体3内除氧水与换热管6进行热量交换，除氧水汽化取走热量，饱和蒸汽经均汽孔板5、丝网2从蒸汽出口1排出。催化剂降低温度后经低温催化剂排出管12排出。

Claims (6)

1.一种流化床热超导取热方法，包括流化床、内部取热及外部换热，其特征是：设置若干取热单元，每个取热单元包括流化床内部热超导取热和外部热超导换热，外部热超导换热是加热除氧水或工艺介质使其蒸发，并能够调节取热负荷。
2.一种实现权利要求1所述发明方法的设备，包括若干取热单元，每个取热单元包括若干器内热超导取热管和器外热超导换热器。
3.根据权利要求2所述的设备，其特征是：器内热超导取热管布置在流化床内部，包括主管和辅助管，主管是直管或L型或倒L型，上端或下端伸出器外与器外换热器的干管连接；辅助管是若干根[型或弓型管，上端、下端分别与主管连接，连接处主管扩大或不扩大直径；主管及辅助管内均充满热超导介质，管外侧设置翅片或钉头或不设置；或不设置辅助管。
4.根据权利要求2所述的设备，其特征是：器外热超导换热器包括壳体、换热管及蒸汽脱水器；壳体是釜式或筒式，是立式结构或卧式结构，布置在流化床设备上方或下方或侧方，与流化床设备形成联体结构或分体结构；换热管包括干管和支管，干管是直管型或L型或倒L型，其上端或下端与器内热超导主管连接；支管是若干根[型或弓型管，上端、下端分别与干管连接，连接处干管扩大或不扩大直径；干管及支管内均充满热超导介质，管外侧设置翅片或钉头或不设置；或不设置支管；蒸汽脱水器设置在汽包内部或外部或不设置。
5.根据权利要求2所述的设备，其特征是：设置除氧水罐与汽包连通或不设置。
6.根据权利要求2所述的设备，其特征是：流化床设备是再生器或是反应器或是外取热器或是再生剂降温器或是预提升器或是提升管及快速床反应器。
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