CN104845660A - 一种气控式外取热器 - Google Patents

Abstract

本发明是关于石油化工领域重油催化裂化装置中一种由多个单元管束和壳体组成的一种气控式外取热器。该外取热器的特点是其与再生器之间设有催化剂入口管和松动风口，松动风口设置在催化剂入口管的下方。底部自下而上设有主流化风分布环和辅流化风分布环。每个单元管束由给水管、出口管、取热管等组成。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

一种气控式外取热器

技术领域

本发明是有关于一种石油化工领域重油催化裂化装置中用于催化裂化过程再生器高温催化剂的冷却的外取热器，尤其是一种气控式外取热器。

背景技术

重油催化裂化过程中，因烧焦放出大量的显热，需要不断取走再生器中的多余热量；常利用外取热器将再生催化剂从再生器密相床引出来，加热给水，使水气化后将热量带走，催化剂冷却后再回到再生器，以实现控制再生器的温度，防止催化剂高温失活的目的。

现有外取热器虽能满足工艺过程的取热要求，但也存在以下缺点：

1、催化剂循环管量靠出口管道上的滑阀调节增加了投资和检修量，系统复杂，安装难度大；

2、再生器与外取热器联通的催化剂流速过快对取热管束磨损较快，寿命较短；

3、催化剂循环缺少流态化的微循环，换热效率较低，调节范围小；

4、负荷不好调节控制，要求风压高，能耗高，开停工不方便。

有鉴于上述现有的外取热器存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新型的外取热器，能够改进一般现有的外取热器，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经过反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有的外取热器存在的缺陷，而提供一种新型结构的一种气控式外取热器，使其解决现有外取热器存在的调节范围小、控制回路多、能耗较高的问题，实现结构简洁、操作方便、减少能耗和取热范围广的目标，从而更加适于实用。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种气控式外取热器，包含：壳体，下部设有返回口；热管，其包含出口管和进水管，且出口管上设有放空口，该取热管位于壳体内，且有多个；流化风分布环，其上连接有流化风输入管道；催化剂入口管，其设在壳体的上部，连通再生器的下部；返回管，连接在壳体下部的返回口上。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的一种气控式外取热器，其中所述的取热管，其排布方式为在壳体中心设一中心取热管，其余取热管围绕中心取热管均匀分布,且该取热管外管设有翅片。

前述的一种气控式外取热器，其中所述的流化风分布环，其通过焊接固定在壳体上的流化风输入管道、U型螺栓及与支撑角钢固定在壳体上。

前述的一种气控式外取热器，其中所述的流化风分布环包含主流化风分布环和辅流化风分布环。

前述的一种气控式外取热器，其中所述的流化风分布环，其上设有控制流化风输入量的控制阀。

前述的一种气控式外取热器，其中所述的主流化风分布环上设有两排开孔，开孔沿环向均匀分布，开孔喷嘴方向分别为垂直和内向45°。

前述的一种气控式外取热器，其特征在于其中所述的辅流化风分布环上设有一排开孔，开孔喷嘴沿环向垂直均匀分布。

前述的一种气控式外取热器，其中所述的流化风分布环，主流化风分布环的开孔率大于辅流化风分布环的开孔率。

前述的一种气控式外取热器，其特征在于其中所述的催化剂入口管上设有松动风口。

前述的一种气控式外取热器，其中所述的壳体，其上方设有封头，且该封头上固定有取热管。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本发明一种气控式外取热器可达到相当的技术进步性及实用性，并具有产业上的广泛利用价值，其至少具有下列优点：

1、本发明一种气控式外取热管通过流化风产生的流态化微观混合作用实现热负荷的调节与控制，其结构简洁，操作更方便，开停工更容易，风压要求低。特别适用于开停工频繁的装置。

2、本发明一种气控式外取热器与上流式、下流式外取热器相比，取消了带有隔热耐磨衬里的催化剂进出口管道、弯头和膨胀节以及调节催化剂量的滑阀，布置紧凑，运行可靠。与返混式外取热器相比，该种外取热器的冷热催化剂管道分开，高径比可以很大。

3、本发明一种气控式外取热器采用翅片管束，且翅片管浸没于密相中传热效率高。使取热器内催化剂与再生器内催化剂以密相状态连接，明显降低了催化剂流速，缓解了催化剂对管束的磨损。气动式外取热器调节灵敏，调节线速或提升风量变化23分钟后，取热量就有明显变化，取热量可调范围为100。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1为本发明实施例一种气控式外取热器沿轴向的剖视图；

图2为本发明实施例辅流化风分布环开孔布置示意图；

图3为本发明实施例辅流化风分布环喷嘴布置截面图；

图4为本发明实施例主流化风分布环开孔布置示意图；

图5A为本发明实施例主流化风分布环的喷嘴垂直布置截面图；

图5B为本发明实施例主流化风分布环的喷嘴45°布置截面图；

图6为本发明实施例流化风分布环与壳体连接的示意图；以及

图7为图6的A-A剖面图。

【主要元件符号说明】

1：壳体

2：取热管

3：封头

4：出口管

5：给水管

6：催化剂入口管

7：松动风口

8：流化风分布环

81:辅流化风分布环

82:主流化风分布环

9：控制阀

10：返回口

11:返回管

12：再生器

13：辅流化风分布环开孔

14：主流化风分布环的喷嘴垂直的开孔

15：主流化风分布环的喷嘴45°的开孔

16：U型螺栓；

17：支撑角钢；

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。附图和具体实施方式并不限制本发明要求保护的范围。

请参阅图1，其为本发明一种气控式外取热器实施例沿轴向的剖视图，由图1可知，该气控式外取热器设有壳体1、取热管2和流化风分布环。其中取热管2排布方式为设一中心取热管，其它取热管围绕中心管圆均布，每个取热管都包含给水管5和出口管4且出口管4上设有放空口。该取热管为套管式，采用常规的垂直设计方式设在封头3上(焊接连接)，其具有受力均匀且装取方便，便于安装、检修和更换的特点。取热管外管带有纵向翅片，翅片长度和数量根据不同的传热要求增减。

请参阅图1、图6及图7，由图可知所述的流化风分布环8设在取热管2下部，且该流化风分布环8通过其上连接的固定在壳体1上的流化风输入管道、U型螺栓16和支撑角钢17国定在壳体1上。由图6及图7可知，U型螺栓16包覆在流化风分布环8的周面上，且该U型螺栓16固定在支撑角钢17的一端，支撑角钢17的另一端固定在壳体1上。

该流化风分布环包括辅流化风分布环81和主流化风分布环82，两流化风分布环均匀喷出流化风，有利于催化剂径向密度分布均匀。该流化风分布环利用了流态化的微循环原理，进一步强化外取热器与再生器12之间的热量传递，流化环开孔布置和喷嘴布置截面图请参阅图2、图3、图4、图5A及图5B。由图可知，主流化风分布环82上设有两排开孔14和15，该开孔环向均匀分布，开孔喷嘴的方向分别为垂直和向内45°各布置一排，辅流化风分布环81上的开孔喷嘴13仅为单排垂直均布。主流化风分布环开孔率较大，一般为辅流化风分布环开孔率的2-4倍。

由图1可知，所述的主流化风分布环82和辅流化风分布环81在连接的流化风输入管道入口处设有控制流化风通入量的控制阀9，通过该控制阀使得主流化风分布环和辅流化风分布环可同时开启也可只开启一个，从而调节该取热器的取热负荷。通过切换控制辅流化风分布环81和主流化风分布环82喷出的流化风量来调节取热负荷，同时也是保证壳体1内催化剂均匀流化的手段。具体说明如下：①0＜取热负荷≤33％时，辅流化风分布环81开启，主流化风分布环82关闭；②33％＜取热负荷≤66％时，辅流化风分布环81关闭，主流化风分布环82开启；③66％＜取热负荷≤100％时，辅流化风分布环81和主流化风分布环82同时开启。取热负荷为100％时，气控式外取热器满负荷操作；④取热负荷为0时，气控式外取热器不取热，辅流化风分布环81和主流化风分布环82均关闭。

由图1可知，本发明一种气控式外取热器与再生器12之间通过催化剂入口管6连通，催化剂入口管上设有松动风口7，该松动风口能够有效地防止催化剂堵塞并调节催化剂传递速率。且本发明一种气控式外取热器底部设有返回口10，该返回口连接返回管11，换热后的催化剂可通过该返回口输送至返回管11。

下面以图1所示的一种气控式外取热器为例说明本发明操作过程。再生器12内的高温催化剂通过催化剂入口管6进入外取热器壳体1内，催化剂入口管上设置的松动风口7可以防止催化剂堵塞并调节催化剂传递速率。辅流化风分布环81和主流化风分布环82通入的流化风(流化风为压缩空气)均匀喷入壳体1内，使该气控式外取热器内的催化剂流态化。流态化催化剂温度和密度均一；通过控制阀9调节辅流化风分布环81和主流化风分布环82喷出的流化风量，控制催化剂与取热管2的接触频率，可达到控制取热负荷的目的。水自给水管5进入取热管2，与壳体1内的流化后的高温催化剂换热后生成水蒸气，由出口管4上的放空口排出取热器。经换热冷却后的催化剂通过返回口10进入返回管11。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种气控式外取热器，特征在于，包含：

壳体，下部设有返回口；

取热管，其包含出口管和进水管，且出口管上设有放空口，该取热管位于壳体内，且有多个；

流化风分布环，其上连接有流化风输入管道；

催化剂入口管，其设在壳体的上部，连通再生器的下部；

返回管，连接在壳体下部的返回口上。

2.根据权利要求1所述的一种气控式外取热器，其特征在于，其中所述的取热管，其排布方式为在壳体中心设一中心取热管，其余取热管围绕中心取热管均匀分布,且该取热管外管设有翅片。

3.根据权利要求1所述的一种气控式外取热器，其特征在于，其中所述的流化风分布环，其通过焊接固定在壳体上的流化风输入管道、U型螺栓及与支撑角钢固定在壳体上。

4.根据权利要求1所述的一种气控式外取热器，其特征在于，其中所述的流化风分布环包含主流化风分布环和辅流化风分布环。

5.根据权利要求1或4所述的一种气控式外取热器，其特征在于，其中所述的流化风分布环，其上设有控制流化风输入量的控制阀。

6.根据权利要求4所述的一种气控式外取热器，其特征在于，其中所述的主流化风分布环上设有两排开孔，开孔沿环向均匀分布，开孔喷嘴方向分别为垂直和内向45°。

7.根据权利要求4或6述的一种气控式外取热器，其特征在于，其中所述的辅流化风分布环上设有一排开孔，开孔喷嘴沿环向垂直均匀分布。

8.根据权利要求1所述的一种气控式外取热器，其特征在于，其中所述的流化风分布环，主流化风分布环的开孔率大于辅流化风分布环的开孔率。

9.根据权利要求1所述的一种气控式外取热器，其特征在于，其中所述的催化剂入口管上设有松动风口。

10.根据权利要求1所述的一种气控式外取热器，其特征在于，其中所述的壳体，其上方设有封头，且该封头上固定有取热管。