CN1045644A - 外取热器 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种由多个单元管束和壳体组成的外取热器。每个单元管束由给水管、集水管箱、取热管、集汽管箱和排气管等组成。每个单元管束构成一个独立的汽水回路，可以任意开闭。给水通入管束单元内部，从流经壳体的高温催化剂中取走热量，汽化后经排汽管排出。催化剂以密相形式自上而下流动并被冷却。这种外取热器能有效地控制石油催化裂化过程的操作温度，具有抗磨损能力强，操作可靠，制造方便，价格低廉等优点。

Description

本发明属于石油化工工艺设备。
外取热器是石油化工领域中重质油催化裂化装置的关键设备之一。重油裂化过程是在催化剂作用下进行的，外取热器的作用是取走重油催化裂化过程中过剩的热量并产生蒸汽，同时使高温催化剂得到冷却，从而将工艺过程的温度控制在一定范围内。经专利检索，还没有找到一种适合于重油催化裂化装置用的较理想的外取热器，仅有两种一般烃类催化裂化装置用的催化剂冷却器。如U.S.2，428，914和U.S.2，707，701所述，一种是围绕催化剂螺旋输送管道外侧的催化剂冷却器;另一种是置于再生器内部的冷却盘管。这些催化剂冷却器存在传热效率低、结构庞大、调节不灵活等缺点，难于满足重油催化裂化装置中取热负荷大，必须具备尺寸紧凑、安装方便、操作灵活、运行可靠等要求。
本发明的目的在于设计一种新型的外取热器，代替上述的催化剂冷却器。本发明的外取热器由管束和壳体组成，每个单元管束由给水管、集水管箱、取热管、集汽管箱和排汽管组成的汽水回路，高温催化剂从取热管外侧流过时，其热量被汽水混合物取走，它能有效地控制和调节重油催化裂化过程所要求的温度，并且具有运行可靠、加工方便和造价低廉等优点。
这种外取热器如图1所示，由多个单元管束和壳体组成，根据装置取热量的大小选择管束单元数量。每个单元管束或称取热元件是由给水管（1）、集水管箱（2）、取热管（4-1）、（4-2）、集汽管箱（3）和排汽管（5）等组成的封闭式管束结构，每个单元管束构成一个独立的汽水回路，可任意开闭。壳体（6）为钢制并在内壁衬隔热耐磨衬里，壳体上开有催化剂入口管（7）、出口管（8）、流化汽体入口（11）和气体返回口（12）等。为保证每个单元管束中各支路的循环流率基本一致，如图2、图3要求侧枝单个取热管（4-1）流动截面A1与中心取热套管（4-2）环形流动截面A2的面积比应保持在A1/A2＝0.5～1.5之间。每个单元管束与外取热器壳体封头（10）的固定采用垂直水冷壁自承结构，每个单元管束的排汽管（5）牢固地焊接在壳体封头（10）的顶部，使每个管束的排汽管既是取热元件的一部分，又兼作吊架用，并在壳体筒壁的适当位置焊接若干数量的导向支架（9），借以限制单元管束横向位移。在外取热器下部设有流化气体分配器（13）。
在这种外取热器中，高温催化剂以密相形式自上而下流动，水从给水管（1）先进入集水管箱（2），然后往上流动通过取热管（4-1）、（4-2）汽化后进入集汽管箱（3），再由排汽管（5）排出，从而完成整个取热过程。流化气体（可为空气或其它不燃气体）经由开口（11）引入，经流化气体分配器（13）进入外取热器，促使进入外取热器的固体催化剂处于流化状态，流化气体从外取热器上部经返回口（12）排出。
这种外取热器取热能力强，可有效地控制重油催化裂化过程的操作温度;由于采用了多个单元管束，每个可任意开闭，能适应各种不同取热量的要求;在这种外取热器内，催化剂在壳体中以密相状态自上而下流动，流速比较低，因而磨损小，操作寿命长;由于单元管束管件的承压能力较高，并且吊架采用水冷壁自支承结构，因而可以节省金属材料，降低造价。
实施例：
热负荷 Q＝2700×104W
催化剂入口温度    750    ℃
催化剂出口温度    650    ℃
蒸汽压力    4.2    MPa
总传热系数 370～460 W/m2.°K
传热面积A 160 m2
单元管束面积 8 m2
管束单元数    20
取热管长度    6    m
附图说明：
附图1：外取热器结构图
附图2：集水管箱内部结构
附图3：集汽管箱内部结构
图中编号：
1-给水管    7-催化剂入口
2-集水管箱    8-催化剂出口管
3-集汽管箱    9-导向支架
4-1-侧枝取热管    10-封头
4-2-中心取热套    11-流化气体入口
5-排汽管    12-流化气体返回口
6-壳体    13-流化气体分配器
A1-侧枝取热管横向截面积
A2-中心取热套管环形截面积

Claims (6)

1、一种由管束和壳体组成的外取热器，其特征在于有多个单元管束，每个单元管束是由给水管(1)、集水管箱(2)、取热管(4-1)、(4-2)、集汽管箱(3)和排汽管(5)等组成的封闭式管束结构，每个单元管束构成一个独立的汽水回路，可以任意开闭。
2、如权利要求1所述的外取热器，壳体（6）为钢制并在内壁衬隔热耐磨衬里，壳体上开有催化剂入口管（7）、出口管（8）、流化气体入口（11）和气体返回口（12），催化剂以密相形式自上而下流动。
3、如权利要求1和2所述的外取热器，其特征在于侧枝单个取热管（4-1）流通截面A1与中心取热套管（4-2）环形流通截面A2的面积比在0.5～1.5之间。
4、如权利要求1或2所述的外取热器，其特征在于每个单元管束与壳体封头（10）的固定采用垂直水冷壁自支承结构;排汽管（5）兼作管束支吊架，焊接在封头（10）的顶部。
5、如权利要求1和2所述的外取热器，其特征在于在壳体筒壁的适当位置焊接若干数量的导向支架（9）。
6、如权利要求1和2所述的外取热器，其特征在于在外取热器下部设有流化气体分配器（13）。
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