CN108224821A - 一种内取热设备以及应用其的化工系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及石油化工技术领域，尤其是涉及一种内取热设备以及应用其的化工系统。包括：管束隔板、内取热管束、流化风分布器和催化剂循环气控阀；所述内取热管束至少部分设置于所述管束隔板的内腔；所述流化风分布器、催化剂循环气控阀依次连接于所述内取热管束的内腔底部。该内取热设备可安装在再生器内催化剂密相床层内，操作条件与再生器的操作条件相同，通过调节流化风和气控阀用风,达到灵活调节取热负荷的目的。该设备简单,降低了取热设备的操作费用，减少了装置能耗。
Description
技术领域
本发明涉及石油化工技术领域，尤其是涉及一种内取热设备以及应用其的化工系统。
背景技术
在催化裂化反应(FCC)和流化床甲醇制烯烃(MTO)等生产过程中，反应后生成的焦炭附着在催化剂上，催化剂的活性降低。为保证催化剂的活性，需要在再生器中烧掉催化剂上的焦炭，烧焦后的催化剂称为再生催化剂。因催化剂烧焦放出大量的显热，需要不断取出再生器中多余热量，控制再生器温度，防止再生温度过高导致催化剂高温失活。再生器多余热量由取热设备取出。
现有的内取热技术,是将取热管束直接安装在再生器催化剂密相床层内,热催化剂与内取热管束直接接触,取出再生器多余热量。在再生器内部设置内取热管束是最简单有效的取热方法,虽然内取热器单位面积的换热强度远大于其它类型取热器的换热强度,其最大缺点是取热面积固定，取热负荷不能调节,无法满足因原料和产品变化而引起的生产波动。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种内取热设备以及应用其的化工系统，以解决现有技术中存在的技术问题。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种内取热设备，其包括：管束隔板、内取热管束、流化风分布器和催化剂循环气控阀；
所述内取热管束至少部分设置于所述管束隔板的内腔；
所述流化风分布器、催化剂循环气控阀依次连接于所述内取热管束的内腔底部。
作为一种进一步的技术方案，所述管束隔板的上端设置为敞口状，所述管束隔板的下端依次设置有催化剂入口和催化剂出口；所述内取热管束从所述管束隔板的上端侧面插入至所述内取热管束的内腔；所述流化风分布器连接于所述内取热管束的下端与催化剂入口之间的内腔；所述催化剂循环气控阀设置于所述催化剂入口和催化剂出口之间的内腔。
作为一种进一步的技术方案，所述内取热管束的表面与所述管束隔板的内壁相距35-300mm。
作为一种进一步的技术方案，所述管束隔板内设置有一个或者多个所述内取热管束。
作为一种进一步的技术方案，所述管束隔板为设置于再生器内部的独立腔体结构。
作为一种进一步的技术方案，所述管束隔板为设置于再生器内部且与再生器内壁共同围成的闭合空间结构。
作为一种进一步的技术方案，所述流化风分布器为环形结构或者树枝状分叉结构。
作为一种进一步的技术方案，所述流化风分布器用于向所述管束隔板的内部输送流化风，所述流化风在所述管束隔板内的线速在0.05-0.9m/s。
作为一种进一步的技术方案，所述内取热管束包括内管束和外管束；所述内管束套设于所述外管束，所述内管束的一端设置有进水口，所述内管束的另一端与所述外管束的底部连接，所述外管束靠近所述内管束进水口的位置设置有出水口。
第二方面，本发明还提供一种化工系统，其包括至少一个所述的内取热设备。该内取热设备包括：管束隔板、内取热管束、流化风分布器和催化剂循环气控阀；所述内取热管束至少部分设置于所述管束隔板的内腔；所述流化风分布器、催化剂循环气控阀依次连接于所述内取热管束的内腔底部。
采用上述技术方案，本发明具有如下有益效果：
本发明提供的内取热设备可安装在再生器内催化剂密相床层内，操作条件与再生器的操作条件相同，通过调节流化风和气控阀用风,达到灵活调节取热负荷的目的。该设备简单,降低了取热设备的操作费用，减少了装置能耗。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的内取热设备的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的内取热设备单独布置示意图；
图3为本发明实施例提供的内取热设备管束隔板与再生器壁一体组合示意图；
图4为本发明实施例提供的内取热设备在再生器内多组布置示意图；
图5为本发明实施例提供的多组取热管束在管束隔板内布置示意图。图标：1-内取热管束；2-管束隔板；3-流化风分布器；4-催化剂循环气控阀；5-催化剂入口；6-催化剂出口。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
实施例一
结合图1所示，本实施例提供一种内取热设备(即，气控可调式内取热设备)，该内取热设备包括：管束隔板2、内取热管束1、流化风分布器3和催化剂循环气控阀4；该内取热管束1至少部分设置于管束隔板2的内腔；流化风分布器3、催化剂循环气控阀4依次连接于内取热管束1的内腔底部。该内取热设备可用于催化裂化再生催化剂温度的调节，也可用于甲醇制烯烃(MTO)再生催化剂温度的调节。
具体的，该管束隔板2的上端设置为敞口状，管束隔板2的下端依次设置有催化剂入口5和催化剂出口6；内取热管束1从管束隔板2的上端侧面插入至内取热管束1的内腔；流化风分布器3连接于内取热管束1的下端与催化剂入口5之间的内腔；催化剂循环气控阀4设置于催化剂入口5和催化剂出口6之间的内腔。其中，内取热管束1的表面与管束隔板2的内壁相距35-300mm。其中，流化风分布器3为环形结构或者树枝状分叉结构。其中，流化风分布器3用于向管束隔板2的内部输送流化风，流化风在管束隔板2内的线速在0.05-0.9m/s。
更加具体而言，将内取热设备中的内取热管束1安装在管束隔板2内,管束隔板2内壁与内取热管束1表面的距离为:35-300mm。管束隔板2上部高于内取热管束1,内取热管束1可完全埋没在管束隔板2中。整个取热单元没在再生器催化剂密相床层。流化风分布器3设置在管束隔板2的底部。管束隔板2底板上开有催化剂入口5。不通流化风时,管束隔板2内催化剂堆满形成“死床”。当管束隔板2内壁与内取热管束1表面距离为:35mm时,再生器内的热量通过催化剂层热传导到内取热管束1,此时仍有约30～50％的取热量。当管束隔板2内壁与内取热管束1表面距离为:300mm时,因催化剂层较厚,隔断了热传导,此时取热量最小。开启流化风,管束隔板2内催化剂呈流化状态,再生器内热催化剂从管束隔板2上部进入，与内取热管束1接触换热。若不开气控,管束隔板2内催化剂在流化风的作用下，以返混形式不断与再生催化剂进行换热和从上部返回再生器，流化线速越高，换热量也越大，取热负荷的调节范围可到额定值的70％左右。但流化线速与传热量并不是线性增加的，而是在0.05～0.9m/s的范围内更具有灵活的调节性。
若启用气控阀用风，管束隔板2内催化剂循环流动，催化剂自管束隔板2上部敞口进入，与内取热管束1接触换热后，冷却的催化剂经底部开口和催化剂循环气控阀4从催化剂出口6返回再生器。催化剂的循环使管束隔板2内催化剂温度提高，增大了传热推动力，取热管束的取热量达到最大值。流化风和气控阀用风相互补充和匹配，保证了本发明的内取热设备能在0～100％范围内调节取热负荷。
催化剂的循环量由催化剂循环气控阀4控制,气控阀用风量为零时,催化剂循环气控阀4被催化剂充满,堆积后将管束隔板2底部开口和催化剂出口6堵住,催化剂循环量为零。随着气控阀用风量开启,催化剂循环气控阀4的催化剂经催化剂出口6输送到再生器内,催化剂入口5开启，管束隔板2内的催化剂通过催化剂循环气控阀4返回再生器,气控阀用风量越大,催化剂循环量也越大。
综上，本发明提供的内取热设备，可安装在再生器内催化剂密相床层内，操作条件与再生器的操作条件相同，通过调节流化风和气控阀用风,达到灵活调节取热负荷的目的。该设备简单,降低了取热设备的操作费用，减少了装置能耗。
实施例二
结合图2所示，本实施例二是在上述实施例一的基础上，针对管束隔板2、内取热管束1的具体布置所提出的技术方案。当然，本实施例二包括实施例一所公开的技术内容，本实施例二与实施例一相同的技术内容不再赘述，以下叙述本实施例二与实施例一的区别之处。
本实施例中，优选的，该管束隔板2内设置有一个内取热管束1。优选的，该管束隔板2为设置于再生器内部的独立腔体结构。对于管束隔板2而言，其截面可以为圆形或者多边形等等。
此外，对于内取热管束1而言，其具体结构并不局限，可根据实际需要灵活设置。优选的，该内取热管束1包括内管束和外管束；内管束套设于外管束，内管束的一端设置有进水口，内管束的另一端与外管束的底部连接，外管束靠近内管束进水口的位置设置有出水口。
可见，本实施例二的结构简单，内取热设备单独在再生器内布置，其可以成为一个独立的取热单元。
实施例三
结合图3所示，本实施例三是在上述实施例一的基础上，针对管束隔板2、内取热管束1的具体布置所提出的技术方案。当然，本实施例三包括实施例一所公开的技术内容，本实施例三与实施例一相同的技术内容不再赘述，以下叙述本实施例三与实施例一的区别之处。
本实施例中，优选的，该管束隔板2内也设置有一个内取热管束1。但是，该管束隔板2为设置于再生器内部且与再生器内壁共同围成的闭合空间结构。可见，该管束隔板2与再生器壁组合成一体,内取热管束1安装在其中组成取热单元,此形式的取热单元结构简单,占用再生器的空间较小。
实施例四
结合图4所示，本实施例四是在上述实施例一的基础上，针对管束隔板2、内取热管束1的具体布置所提出的技术方案。当然，本实施例四包括实施例一所公开的技术内容，本实施例四与实施例一相同的技术内容不再赘述，以下叙述本实施例四与实施例一的区别之处。
本实施例中，优选的，该管束隔板2内设置有多个内取热管束1。而且，该管束隔板2为设置于再生器内部的独立腔体结构。可见，本实施例四可将多组内取热单元沿再生器圆周设置,也可沿再生器圆周均匀布置,以保证再生器内催化剂温度更均匀。
实施例五
结合图5所示，本实施例五是在上述实施例一的基础上，针对管束隔板2、内取热管束1的具体布置所提出的技术方案。当然，本实施例五包括实施例一所公开的技术内容，本实施例五与实施例一相同的技术内容不再赘述，以下叙述本实施例五与实施例一的区别之处。
本实施例中，优选的，管束隔板2为设置于再生器内部的独立腔体结构。该管束隔板2内设置有多个内取热管束1。多个取热管束可安装在同一管束隔板2内组成取热单元,相应的流化风分布器3与管束隔板2的形状相匹配。此形式的取热单元也可多组布置于再生器上。
实施例六
本实施例六还提供一种化工系统，其包括至少一个实施例一至实施例五中任一项的内取热设备。结合图1所示，该内取热设备包括：管束隔板2、内取热管束1、流化风分布器3和催化剂循环气控阀4；内取热管束1至少部分设置于管束隔板2的内腔；流化风分布器3、催化剂循环气控阀4依次连接于内取热管束1的内腔底部。该内取热设备能用于催化裂化再生催化剂温度的调节，也可用于甲醇制烯烃(MTO)再生催化剂温度的调节。
该内取热设备可安装在再生器内催化剂密相床层内，操作条件与再生器的操作条件相同，通过调节流化风和气控阀用风,达到灵活调节取热负荷的目的。该设备简单,降低了取热设备的操作费用，减少了装置能耗。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种内取热设备，其特征在于，包括：管束隔板、内取热管束、流化风分布器和催化剂循环气控阀；
所述内取热管束至少部分设置于所述管束隔板的内腔；
所述流化风分布器、催化剂循环气控阀依次连接于所述内取热管束的内腔底部。
2.根据权利要求1所述的内取热设备，其特征在于，所述管束隔板的上端设置为敞口状，所述管束隔板的下端依次设置有催化剂入口和催化剂出口；所述内取热管束从所述管束隔板的上端侧面插入至所述内取热管束的内腔；所述流化风分布器连接于所述内取热管束的下端与催化剂入口之间的内腔；所述催化剂循环气控阀设置于所述催化剂入口和催化剂出口之间的内腔。
3.根据权利要求1所述的内取热设备，其特征在于，所述内取热管束的表面与所述管束隔板的内壁相距35-300mm。
4.根据权利要求1所述的内取热设备，其特征在于，所述管束隔板内设置有一个或者多个所述内取热管束。
5.根据权利要求1所述的内取热设备，其特征在于，所述管束隔板为设置于再生器内部的独立腔体结构。
6.根据权利要求1所述的内取热设备，其特征在于，所述管束隔板为设置于再生器内部且与再生器内壁共同围成的闭合空间结构。
7.根据权利要求1所述的内取热设备，其特征在于，所述流化风分布器为环形结构或者树枝状分叉结构。
8.根据权利要求1所述的内取热设备，其特征在于，所述流化风分布器用于向所述管束隔板的内部输送流化风，所述流化风在所述管束隔板内的线速在0.05-0.9m/s。
9.根据权利要求1所述的内取热设备，其特征在于，所述内取热管束包括内管束和外管束；所述内管束套设于所述外管束，所述内管束的一端设置有进水口，所述内管束的另一端与所述外管束的底部连接，所述外管束靠近所述内管束进水口的位置设置有出水口。
10.一种化工系统，其特征在于，包括至少一个如权利要求1-9中任一项所述的内取热设备。
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