CN106839827A - 一种多功能裂解急冷换热器 - Google Patents
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Abstract
本发明的一种多功能裂解急冷换热器，其结构包括壳体，壳体连通有下降管联箱和上升管联箱，壳体的一端设有锅炉给水入口，其另一端设有锅炉给水出口，裂解液相原料时，关闭锅炉给水入口和锅炉给水出口，打开下降管联箱的入口和上升管联箱的出口，冷却介质经下降管联箱进入壳体并与换热管进行热交换，然后经上升管联箱排除，即可实现液相原料的急冷；在裂解气体原料时，关闭下降管联箱的入口和上升管联箱的出口，打开关闭锅炉给水入口和锅炉给水出口，冷却介质经锅炉给水入口进入壳体并与换热管进行热交换，然后经锅炉给水出口排除，即可实现气体原料的急冷，这使得本发明能够兼顾实现液相和气体原料的急冷，进而显著提高设备利用率。
Description
技术领域
本发明涉及急冷换热器的技术领域，特别涉及一种多功能裂解急冷换热器。
背景技术
裂解炉是乙烯装置的关键单元，裂解原料在裂解炉的炉管中经过高温裂解后，会产生乙烯，同时还能得到丙烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯等重要副产品。裂解炉出口的高温裂解气（一般为750～900℃）在出口高温条件下将继续进行裂解反应（二次反应），如果停留时间过长，二次反应会增加，其结果将使裂解产物中烯烃回收率下降，甲烷、氢气、重质焦油增加，结焦趋势加大；若要使烯烃回收率保持稳定，就必须使裂解炉出口的高温裂解气尽快地冷却下来（一般在600℃以下），此时裂解气处于稳定状态的温度之下，这样基本能够终止二次反应，另外，在裂解气急冷降温过程中，能够放出的大量热能，这些热能是利用价值很高的热源，回收后用来产生12.0MPa左右的高压蒸汽，因此对高温裂解气进行急冷处理具有重要的经济价值。
目前，对高温裂解气的急冷方式大多采用急冷换热器进行间壁式换热，急冷换热器较一般的换热器具有更高的热强度高、操作条件严格、同时承受高温和高压等，例如急冷换热器的换热管内（管侧）走高温介质800℃左右的高温裂解气，换热管外（壳侧）走-350℃左右的水汽混合物作为冷却介质，这样使得急冷换热器从工艺上讲可分为一级急冷技术和二级急冷技术，例如专利CN102492456A公开了一种乙烯裂解炉用急冷换热器，其采用了两种冷却介质对裂解气实现二级急冷，其中一种冷却介质为高压汽包的炉水，另一中冷却介质为温度更低的锅炉给水。对于裂解原料为气体原料时，急冷换热器甚至还会采用三级急冷技术对其进行急冷。
由于裂解原料中组分的不同，裂解液相原料比裂解气体原料更易结焦，若要减少急冷换热器的结焦倾向，需要控制好裂解气的出口温度，使得出口温度应高于裂解气的露点，例如裂解轻质原料石脑油时，裂解气的露点约为350℃左右，这就要求急冷换热器出口温度应高于350℃，而对于裂解气体原料，裂解气的露点更低，并且低于冷却介质饱和水蒸气的温度（330℃左右），则需要采用多级急冷技术或使用更低温度的冷却介质，由于液相原料和气体原料裂解后的裂解气的露点不同，对应的急冷换热器的出口温度也不同，现有技术的急冷换热器只能实现单一液相原料或者单一气体原料的急冷，不能同时兼顾裂解液相原料和气体原料，这样就势必会降低设备利用率，进而增加设备成本，降低经济效益。
发明内容
针对现有技术存在上述技术问题，本发明提供一种多功能裂解急冷换热器，该急冷换热器不仅能够对裂解原料为高温气体进行急冷，还能够对裂解原料为高温液相进行急冷，显著提高设备利用率，降低设备成本。
为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：
提供一种多功能裂解急冷换热器，包括依次连接的入口管箱、入口挠性管板、壳体、出口挠性管板和出口管箱，壳体内置有连通入口管箱和出口管箱的换热管，还包括位于壳体下方的下降管联箱和位于壳体上方的上升管联箱，下降管联箱和上升管联箱均与壳体内连通，冷却介质经下降管联箱进入壳体内，与换热管进行热交换后经上升管联箱排除；壳体靠近出口挠性管板的一端设有锅炉给水入口，壳体靠近入口挠性管板的一端设有锅炉给水出口，冷却介质经锅炉给水入口进入壳体内，与换热管进行热交换后经锅炉给水出口排除。
其中，壳体内的两端部均设有能够充分湿润与其对应的挠性管板的内表面的导流结构。
其中，导流结构分别位于锅炉给水入口和锅炉给水出口。
其中，下降管联箱通过多个均匀排布的引入管与壳体的腔体连通，上升管联箱通过多个均匀排布的引出管与壳体的腔体连通。
其中，所述引入管和所述引出管的管内径均远小于所述壳体的腔内径。
其中，所述引入管与所述引出管呈一一对应设置，相邻两个引入管或者相邻两个引出管之间设有能够使从锅炉给水入口进入壳体内的冷却介质与换热管内裂解气的流动方向相反的折流板。
其中，所述折流板设有可供冷却介质流过的缺口，相邻两个折流板的缺口为上下交错布置。
其中，下降管联箱的入口和上升管联箱的出口均设有多个，每个下降管联箱的入口均安装有与高压汽包的出口端连接的下降管接口，每个上升管联箱的出口均安装有与高压汽包的入口端连接的上升管接口。
其中，下降管联箱的底部设有排污口，上升管联箱的顶部设有排气孔。
其中，锅炉给水入口和锅炉给水出口均设有壳体的底部。
本发明的有益效果：
本发明的多功能裂解急冷换热器，其结构包括依次连接的入口管箱、入口挠性管板、壳体、出口挠性管板和出口管箱，壳体内置有连通入口管箱和出口管箱的换热管，还包括位于壳体下方的下降管联箱和位于壳体上方的上升管联箱，下降管联箱和上升管联箱均与壳体内连通；壳体靠近出口挠性管板的一端设有锅炉给水入口，壳体靠近入口挠性管板的一端设有锅炉给水出口。在裂解高温液相原料时，此时关闭锅炉给水入口和锅炉给水出口，打开下降管联箱的入口和上升管联箱的出口，高压水作为冷却介质经下降管联箱进入壳体内，并与换热管进行热交换后形成汽水混合物再经上升管联箱排除，这样即可实现高温液相原料的急冷；在裂解高温气体原料时，此时关闭下降管联箱的入口和上升管联箱的出口，打开关闭锅炉给水入口和锅炉给水出口，锅炉给水作为冷却介质经锅炉给水入口进入壳体内，并与换热管进行热交换后经锅炉给水出口排除，这样即可实现高温气体原料的急冷。由此可知，本发明的急冷换热器不仅能够对裂解原料为高温气体进行急冷，还能够对裂解原料为高温液相进行急冷，进而能够显著提高设备利用率，降低设备成本，从而实现良好的经济效益。
附图说明
图1为本发明的一种多功能裂解急冷换热器的结构示意图。
图2为图1中A处放大结构示意图。
图3为图1中B处放大结构示意图。
图1至图3中的附图标记：
1-入口管箱；
2-入口挠性管板；
3-壳体；
4-出口挠性管板；
5-出口管箱；
6-换热管；
7-下降管联箱、71-引入管、72-下降管接口、73-排污口；
8-上升管联箱、81-引出管、82-上升管接口、83-排气孔；
9-导流结构；
10-锅炉给水入口；
11-锅炉给水出口；
12-折流板。
具体实施方式
以下结合具体实施例及附图对本发明进行详细说明。
本实施例的一种多功能裂解急冷换热器，如图1所示，其结构包括依次连接的入口管箱1、入口挠性管板2、壳体3、出口挠性管板4和出口管箱5，壳体3内置有连通入口管箱1和出口管箱5的换热管6，裂解原料从入口管箱1进入经换热管6与壳体3内的冷却介质换热后，再经出口管箱5流出（如图1中箭头所示），其中的裂解原料包括高温液相原料或者高温气体原料。
如图1所示，急冷换热器还包括位于壳体3下方的下降管联箱7和位于壳体3上方的上升管联箱8，下降管联箱7过多个均匀排布的引入管71与壳体3的腔体连通，上升管联箱8通过多个均匀排布的引出管81与壳体3的腔体连通，均匀排布的多个引入管71和多个引出管81不仅提高换热效率，而且使得换热更为均匀，达到更好的急冷效果，另外，引入管71与引出管81呈一一对应设置，这样从引入管71流出的冷却介质与换热管6进行热交换后能够尽快流入引出管81，进一步加速热交换的效率，提高急冷效果。
如图2和图3所示，位于壳体3左右两端的两个引入管71，其出水端均设有导流结构9，导流结构9将引入管71流出的冷却介质尽快地导流至与其对应的挠性管板上，进而能够充分湿润该挠性管板的内表面，这样可对入口挠性管板2和出口挠性管板4进行有效降温，减小入口挠性管板2和出口挠性管板4的受热变形，确保挠性管板与其他部件焊接的牢固性。
如图1所示，下降管联箱7的入口和上升管联箱8的出口均设有两个，每个下降管联箱7的入口均安装有与高压汽包的出口端连接的下降管接口72，每个上升管联箱8的出口均安装有与高压汽包的入口端连接的上升管接口82，下降管接口72和上升管接口82均设有控制阀。
高压汽包内的高压水经下降管接口72汇集到下降管联箱7，然后高压水经多个引入管71均匀地流入壳体3内与换热管6进行热交换，高压水经热交换后形成高温的汽水混合物经多个引出管81快速导入至上升管联箱8，然后再经上升管接口82又排入高压汽包，形成一个换热循环。
进一步的，下降管联箱7的底部还设有用于排污的排污口73，上升管联箱8的顶部设有用于快速排气的排气孔83。
本实施例中，如图1所示，壳体3靠近出口挠性管板4的右端设有锅炉给水入口10，壳体3靠近入口挠性管板2的左端设有锅炉给水出口11，冷却介质经锅炉给水入口10进入壳体3内，与换热管6进行热交换后经锅炉给水出口11排除，锅炉给水入口10和锅炉给水出口11均设有控制阀。
相邻两个引入管71或者相邻两个引出管81之间设有折流板12，折流板12设有可供冷却介质流过的缺口，且相邻两个折流板12的缺口为上下交错布置，这样折流板12就能够使从锅炉给水入口10进入壳体3内的冷却介质与换热管6内裂解气的流动方向相反，这样便于冷却介质充满壳体3、下降管联箱7和上升管联箱8。
如图2和图3所示，锅炉给水入口10和锅炉给水出口11均位于壳体3的底部，锅炉给水入口10设于位于壳体3右端的引入管71上，锅炉给水出口11设于位于壳体3左端的引入管71上，这样导流结构9也能够将锅炉给水入口10和锅炉给水出口11的冷却介质尽快地导流至挠性管板上，进而能够充分湿润该挠性管板的内表面。
本实施例的急冷换热器，在裂解高温液相原料时，此时关闭锅炉给水入口10和锅炉给水出口11，打开下降管接口72和上升管接口82，高压汽包内的高压水经下降管接口72汇集到下降管联箱7，然后高压水经多个引入管71均匀地流入壳体3内与换热管6进行热交换，高压水经热交换后形成汽水混合物经多个引出管81快速导入至上升管联箱8，然后再经上升管接口82又排入高压汽包，形成一个换热循环，这样即可实现高温液相原料的急冷；在裂解高温气体原料时，此时关闭下降管接口72和上升管接口82，打开关闭锅炉给水入口10和锅炉给水出口11，锅炉给水作为冷却介质经锅炉给水入口10进入壳体3内，锅炉给水经折流板12充满壳体3、下降管联箱7和上升管联箱8，锅炉给水并与换热管6进行热交换后，再经锅炉给水出口11排除，这样即可实现高温气体原料的急冷。由此可知，本发明的急冷换热器不仅能够对裂解原料为高温气体进行急冷，还能够对裂解原料为高温液相进行急冷，进而能够显著提高设备利用率，降低设备成本，从而实现良好的经济效益。
在裂解高温气体原料时，如图1所示，由于引入管71和引出管81的管内径均远小于壳体3的腔内径，使得锅炉给水流入引入管71和引出管81的阻力较大，这样大部分的锅炉给水经折流板12后都在壳体3内流动，只有小部分的锅炉给水流入引入管71和引出管81，这样就能够避免锅炉给水在壳体3内出现短路问题。另外，由于折流板12使部分锅炉给水流入上升管联箱8，如遇锅炉给水断电的情况下，流入上升管联箱8的锅炉给水对壳体3内的锅炉给水起到部分补充作用，进而能够有效沿长对急冷换热的保护时间。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (10)
1.一种多功能裂解急冷换热器，包括依次连接的入口管箱、入口挠性管板、壳体、出口挠性管板和出口管箱，壳体内置有连通入口管箱和出口管箱的换热管，其特征在于：还包括位于壳体下方的下降管联箱和位于壳体上方的上升管联箱，下降管联箱和上升管联箱均与壳体内连通，冷却介质经下降管联箱进入壳体内，与换热管进行热交换后经上升管联箱排除；
壳体靠近出口挠性管板的一端设有锅炉给水入口，壳体靠近入口挠性管板的一端设有锅炉给水出口，冷却介质经锅炉给水入口进入壳体内，与换热管进行热交换后经锅炉给水出口排除。
2.根据权利要求1所述的一种多功能裂解急冷换热器，其特征是：壳体内的两端部均设有能够充分湿润与其对应的挠性管板的内表面的导流结构。
3.根据权利要求2所述的一种多功能裂解急冷换热器，其特征是：导流结构分别位于锅炉给水入口和锅炉给水出口。
4.根据权利要求1所述的一种多功能裂解急冷换热器，其特征是：下降管联箱通过多个均匀排布的引入管与壳体的腔体连通，上升管联箱通过多个均匀排布的引出管与壳体的腔体连通。
5.根据权利要求4所述的一种多功能裂解急冷换热器，其特征是：所述引入管和所述引出管的管内径均远小于所述壳体的腔内径。
6.根据权利要求4所述的一种多功能裂解急冷换热器，其特征是：所述引入管与所述引出管呈一一对应设置，相邻两个引入管或者相邻两个引出管之间设有能够使从锅炉给水入口进入壳体内的冷却介质与换热管内裂解气的流动方向相反的折流板。
7.根据权利要求6所述的一种多功能裂解急冷换热器，其特征是：所述折流板设有可供冷却介质流过的缺口，相邻两个折流板的缺口为上下交错布置。
8.根据权利要求1所述的一种多功能裂解急冷换热器，其特征是：下降管联箱的入口和上升管联箱的出口均设有多个，每个下降管联箱的入口均安装有与高压汽包的出口端连接的下降管接口，每个上升管联箱的出口均安装有与高压汽包的入口端连接的上升管接口。
9.根据权利要求1所述的一种多功能裂解急冷换热器，其特征是：下降管联箱的底部设有排污口，上升管联箱的顶部设有排气孔。
10.根据权利要求1所述的一种多功能裂解急冷换热器，其特征是：锅炉给水入口和锅炉给水出口均设有壳体的底部。
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