CN201081578Y - 一种气控式外取热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了石油加工行业重油催化裂化过程所用的一种气控式外取热器，以解决现有外取热器所存在的调节范围小、控制回路多、能耗较高等问题。本实用新型外取热器与再生器(12)之间设有催化剂进出管(4)和脱气管(3)，脱气管设置在催化剂进出管的上方，催化剂进出管的底部设有流化风分布管(5)。流化风分布器自上而下设置有环形的第一分布器(6)和第二分布器(8)，与流化风入口管(7)相连。两个分布器上设有开孔，开孔自分布器与流化风入口管的连接处沿环向逐渐密集开设；第二分布器的开孔率为第一分布器开孔率的2～4倍。流化风分布器设有控制两个分布器启闭的切换阀(9)。本实用新型主要用于再生器高温催化剂的冷却。

Description

一种气控式外取热器

技术领域

本实用新型涉及石油加工行业重油催化裂化过程中用于再生器高温催化剂冷却的一种气控式外取热器。

背景技术

在重油催化裂化过程中，因烧焦放出大量的显热，需要不断取出再生器中多余的热量；常利用外取热器将部分催化剂冷却，以实现控制再生器温度、防止催化剂高温失活的目的。现有的气控式外取热器按催化剂的循环方式，可分为气控内循环和气控外循环式两种，都在工业上得到了广泛应用。CN1015901B所述的气控内循环式外取热器、CN1023078C所述的气控外循环式外取热器，均由壳体、套管式换热管束、流化风管、冷催化剂返回管等组成，取热量和催化剂循环量均由风量(输送风和流化风)控制。现有的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、调节范围小，在低负荷区域(取热负荷35％以下)操作困难；2、控制回路多，一般采用两路(输送风和流化风)控制风量，操作复杂；3、在外取热器内的催化剂径向密度差和温差较大，容易偏流；4、流化风容易短路窜入冷催化剂返回管中，不能起到流化催化剂的作用；5、在催化剂进口处气体和催化剂容易分层，导致流化不好，使催化剂进口管温降较大，降低取热效率；6、维持催化剂循环的输送风量较大，能耗较高。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种气控式外取热器，以解决现有的外取热器所存在的调节范围小、控制回路多、能耗较高等问题。

为解决上述问题，本实用新型采用的技术方案是：一种气控式外取热器，设有壳体、取热管、流化风分布器，其特征在于：气控式外取热器与再生器之间设有催化剂进出管和脱气管，脱气管设置在催化剂进出管的上方，催化剂进出管的底部设有流化风分布管，所述的流化风分布器自上而下设置有环形的第一分布器和第二分布器，与流化风入口管相连，第一分布器和第二分布器上设有开孔，开孔自第一分布器和第二分布器与流化风入口管的连接处沿环向逐渐密集开设，第二分布器的开孔率为第一分布器开孔率的2～4倍，流化风分布器设有控制第一分布器和第二分布器启闭的切换阀。

采用本实用新型，具有如下的有益效果：(1)本实用新型流化风分布器的第一分布器和第二分布器采用切换阀控制启闭，可以开启或关闭其中的任意一个，或是同时将二者打开或关闭，通过调节其喷出的流化风的风量来调节取热负荷，调节范围大，在取热负荷为0～100％的范围内可灵活调节(取热负荷为0时不取热)；(2)本实用新型不使用输送风，仅需控制上述的流化风风量，用该股流化风作为控制和调节取热负荷的手段，因此操作较为简单；(3)设置脱气管，可以实现对外取热器内部大气泡的捕集和输送，改善外取热器内部催化剂的径向密度分布。第一分布器和第二分布器上开孔的方式，可使其喷出的流化风在外取热器内均匀分布。因此，本实用新型外取热器内的催化剂径向密度差和温差较小，不产生偏流；这就强化了催化剂与取热管的接触，提高了换热效率；(4)本实用新型不设置冷催化剂返回管，也就不存在流化风短路窜入冷催化剂返回管的问题；(5)操作过程中，来自再生器的高温催化剂(热催化剂)与外取热器内经过取热的低温催化剂(冷催化剂)均经催化剂进出管流动，在催化剂进出管内流化风分布管喷出的流化风的作用下保持较好的低速均匀流化状态，并以近似于热传导的方式进行热量传递。因此，减少了气体与催化剂的分层，降低了高温催化剂在催化剂进出管内的温降，提高了外取热器内催化剂的温度，有利于提高取热效率；(6)本实用新型不使用输送风，仅使用第一、第二分布器喷出的流化风维持外取热器内催化剂的流化(催化剂进出管内流化风分布管喷出的流化风风量很小)；流化风得到有效利用，用风量较少，使能耗较低。与现有的外取热器相比，本实用新型的用风量可减少40v％左右(v％表示体积百分数)。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。附图和具体实施方式并不限制本实用新型要求保护的范围。

附图说明

图1是本实用新型的一种气控式外取热器沿轴向的剖视图。

图2是图1中第一分布器的俯视图。

图2中，各附图标记所表示的技术特征均与图1中的相同。

具体实施方式

参见图1所示的气控式外取热器(简称为外取热器)，它设有壳体1、取热管2、流化风分布器。其中，取热管2为常规的套管式取热管，其上设有进水口10、水汽出口11。根据不同的传热要求，外管可以是光管、纵向翅片管等形式。取热管2采用常规的垂直设置方式设于外取热器的顶部封头上(焊接连接)，本身受力均匀，且抽出方便，便于外取热器的维修和取热管的更换。流化风分布器设于外取热器的下部。

气控式外取热器与再生器12之间设有催化剂进出管4和脱气管3，设于壳体1上部与再生器12的催化剂密相段(再生器12的下部)之间，将二者连通。脱气管3设置在催化剂进出管4的上方，最好是与其平行，这样能够更有效地防止其被催化剂堵塞。催化剂进出管4的底部设有流化风分布管5，其一端为流化风入口51，另一端封闭。流化风分布管5沿长度方向设有开孔(通常是均匀开设)，供流化风喷出。流化风分布管5通常设置1～3根，图1所示设置的是1根。

所述的流化风分布器自上而下设置有环形的第一分布器6和第二分布器8，与流化风入口管7相连。第一分布器6和第二分布器8上设有开孔，开孔自第一分布器6和第二分布器8与流化风入口管7的连接处沿环向逐渐密集开设。图2示出了第一分布器6上的开孔；第二分布器8上的开孔与之相同(图略)，只是开孔率较高，以使其喷出的流化风风量较大。第二分布器8的开孔率一般为第一分布器6开孔率的2～4倍。第一分布器6和第二分布器8采用上述不均匀开孔的方式，原因是它们与流化风入口管7的连接处风压较高，此处开孔较稀疏，可防止喷出的风量过大，并起到蓄压作用；随着流化风在两个分布器内沿环向流动并由开孔喷出，风压逐渐降低，但由于开孔逐渐密集开设，所以不至于使喷孔喷出的流化风风量逐渐下降；最终，使两个分布器沿各自的环向均匀喷出流化风，并在外取热器内均匀分布，以有利于催化剂径向密度分布均匀，强化取热效果。

流化风分布器设有控制第一分布器6和第二分布器8启闭的切换阀9，可以开启或关闭其中的任意一个，或是同时将二者打开或关闭。图1所示的切换阀9，为设于流化风入口管7上的三通阀。还可以按常规方法采用其它的设计，只需达到能控制两个分布器启闭的目的即可。

下面以图1所示的外取热器为例说明本实用新型的操作过程。再生器12内的高温催化剂通过催化剂进出口管4进入外取热器(壳体1)，经流化风入口管7、切换阀9(三通阀)向第一分布器6和/或第二分布器8通入流化风(流化风一般为压缩空气)，再经第一分布器6和/或第二分布器8上的开孔喷入外取热器，将外取热器内的催化剂流化。流态化催化剂温度均一、密度均一；通过控制第一分布器6和第二分布器8喷出的流化风风量，来控制催化剂与取热管2的接触频率，达到控制取热负荷的目的。水自进水口10进入取热管2，与外取热器内的高温催化剂换热后生成水汽混合物，由水汽出口11引出。高温催化剂经过取热后成为低温催化剂，再经催化剂进出管4流回再生器12。经流化风入口51向流化风分布管5通入流化风(一般也是压缩空气)，流化风由流化风分布管5上的开孔喷入催化剂进出管4内；在催化剂进出管4内流动的高、低温催化剂在该股流化风的作用下保持低速均匀流化状态，并以近似于热传导的方式进行热量传递。催化剂进出口管4和外取热器内的催化剂通过返混、碰撞接触产生热量交换，使再生器的热量传入外取热器的下部。在上述的操作过程中，由第一分布器6和/或第二分布器8喷出的流化风，大部分通过脱气管3、小部分通过催化剂进出口管4进入再生器12内的催化剂密相段。

通过切换阀9(如图1所示的三通阀)的切换、调节第一分布器6和第二分布器8喷出的流化风风量来调节取热负荷，同时这也是保证外取热器内催化剂均匀流化的手段。具体说明如下：(1)0＜取热负荷≤35％时，第一分布器6开启，第二分布器8关闭；(2)35％＜取热负荷＜70％时，第一分布器6关闭，第二分布器8开启；(3)70％≤取热负荷≤100％时，第一分布器6和第二分布器8均开启。取热负荷为100时，外取热器满负荷操作；(4)取热负荷为0时，外取热器不取热，第一分布器6和第二分布器8均关闭。

以上对本实用新型的结构和操作过程进行了说明。本实用新型作为一种气控返混式的外取热器，主要用于重油催化裂化装置再生器中催化剂温度的调节。

Claims (3)

1.一种气控式外取热器，设有壳体(1)、取热管(2)、流化风分布器，其特征在于：气控式外取热器与再生器(12)之间设有催化剂进出管(4)和脱气管(3)，脱气管(3)设置在催化剂进出管(4)的上方，催化剂进出管(4)的底部设有流化风分布管(5)，所述的流化风分布器自上而下设置有环形的第一分布器(6)和第二分布器(8)，与流化风入口管(7)相连，第一分布器(6)和第二分布器(8)上设有开孔，开孔自第一分布器(6)和第二分布器(8)与流化风入口管(7)的连接处沿环向逐渐密集开设，第二分布器(8)的开孔率为第一分布器(6)开孔率的2～4倍，流化风分布器设有控制第一分布器(6)和第二分布器(8)启闭的切换阀(9)。

2.根据权利要求1所述的气控式外取热器，其特征在于：所述的切换阀(9)为设于流化风入口管(7)上的三通阀。

3.根据权利要求1所述的气控式外取热器，其特征在于：所述的流化风分布管(5)设置1～3根。

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