CN202853448U - 肋片管及肋片管外取热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种肋片管以及肋片管外取热器，以解决现有套管式肋片取热管催化剂流动过程中沿纵向肋片的爬壁现象，并因此降低取热管传热效果等问题。肋片管由基管(10)和设于基管外表面上、与基管的外表面相垂直并纵向设置的肋片(11)组成。肋片为通长肋片，两端为低肋片(112)，中间部分为高肋片(111)，相邻两个肋片(11)两端在基管(10)的轴向上错开布置。肋片上开有直径为肋片(11)高度1/4～1/3的小孔(2)，小孔(2)间距为孔径10～15倍，小孔(2)中心与肋片顶部的距离为肋高的30％～40％。肋片管外取热器内设置的套管式肋片取热管，其取热管采用上述结构的肋片管。本实用新型可用于石油加工行业的重油催化裂化装置等。

Description

肋片管及肋片管外取热器

技术领域

本实用新型涉及热交换技术领域的一种肋片管，以及一种肋片管外取热器。

背景技术

在催化裂化工业装置中，催化剂在反应器和再生器之间循环；失活的催化剂在再生器中烧焦再生，再生后的催化剂循环回反应器。典型的如重油催化裂化装置。催化剂在再生器中的烧焦反应要放出大量的热量，当该热量超过了催化反应所需要的热量时，就需要设置外取热器来吸收这部分过量的热量，保证工艺操作的平稳进行。同时，外取热器也利用这部分过剩热量发生蒸汽，成为催化裂化装置中的一项重要节能措施。外取热器由于取热量大、操作灵便，在工业上的应用十分广泛。

现有的外取热器有多种型式，翅片管(也称肋片管)外取热器是其中的一种类型。如中国专利ZL200820070111，该专利技术公开了一种翅片管以及翅片管外取热器，翅片管由基管和设于基管外表面上、与基管的外表面相垂直并纵向设置的翅片组成。翅片为通长翅片；两端为低翅片，高度为18～24毫米，中间部分为高翅片，高度为28～30毫米。相邻两个翅片的两端在基管的轴向上错开布置。翅片管外取热器内设置的套管式翅片传热管，其蒸汽套管的翅片管段采用上述结构的肋片管。

国内一些炼油厂使用的一种肋片管外取热器，包括一个垂直设置的圆筒形壳体，壳体内垂直设置有多根套管式肋片取热管。每一根套管式肋片取热管为封闭式结构，主要由给水管和绕给水管的外表面设置的汽水混合物套管组成。每根套管式取热管是一个独立的传热元件，构成一个具有独立的水-汽回路的传热单元。汽水混合物套管分为肋片管段和光管段，肋片管段基管的外表面密布着纵向设置的通长肋片，各肋片与基管外表面相垂直，采用错开布置型式。这种套管式肋片取热管以及采用这种套管式肋片取热管的肋片管外取热器的优点是，一个单元的套管式肋片取热管出了问题，不影响整台外取热器的使用；通长肋片的型式还能保证外取热器在工作是具有足够的取热面积。存在的主要问题是：此型式肋片管外取热器用于催化裂化装置时催化剂流动过程中出现沿纵向通长肋片的爬壁现象，影响取热管传热的效果。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种肋片管及肋片管外取热器，以解决现有套管式肋片取热管采用纵向通长肋片的肋片管外取热器用于催化裂化装置时催化剂流动过程中沿纵向长肋片的爬壁现象，并因此降低取热管传热效果等问题。

本实用新型提供一种肋片管，由基管和设于基管外表面上、与基管的外表面相垂直并纵向设置的肋片组成，其特征在于：肋片为通长肋片，即每片肋片的总长度均与肋片管的长度基本相同，两端为低肋片，高度h为18～24毫米，中间部分为高肋片，高度H为28～30毫米，相邻两个肋片两端在基管的轴向上错开布置，肋片上开有小孔，小孔直径Φ为肋片高的1/4～1/3，小孔间距p为孔径的10～15倍，小孔中心与肋片顶部的距离L为肋高的30％～40％。

所述肋片管的低肋片的长度M为300～400毫米。

所述肋片管中相邻两个肋片两端的错开长度b为50～100毫米。

所述肋片管中相邻两个肋片之间的距离为15～20毫米，肋片的厚度为6～8毫米。

本实用新型还提供一种肋片管外取热器，包括一个垂直设置的圆筒形壳体，壳体内垂直设置有至少一根套管式肋片取热管，每一根套管式肋片取热管为封闭式结构，由给水管和绕给水管的外表面设置的汽水混合物套管组成，构成一个具有独立的水-汽回路的传热单元，汽水混合物套管分为肋片管段和光管段，其特征在于：汽水混合物套管的肋片管段为上述结构所述的肋片管。

所述给水管下口距汽水混合物套管底封头内底的高度为给水管管径的1.0～1.5倍。

所述套管式肋片取热管距壳体器壁的净距离为45～100mm；相邻两根套管式肋片取热管之间的距离为45～100mm。

本实用新型的肋片管以及肋片管外取热器与现有技术相比，具有如下的有益效果：破坏催化剂流动过程沿纵向通长肋片的稳定的层流状态，减少催化剂流动过程中沿纵向通长肋片的爬壁现象，使催化剂流动形成紊流，强化传热。

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说明。但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是本实用新型肋片管的结构示意图。

图2是本实用新型肋片管肋片的结构示意图。

图3是采用本实用新型肋片管的套管式肋片取热管的结构示意图。

图4是本实用新型肋片管外取热器的结构示意图。

图5是本实用新型肋片管外取热器的取热管布置示意图。

具体实施方式

参见图1和图2，本实用新型的肋片管，由基管10和设于基管外表面上、与基管的外表面相垂直并纵向设置的肋片11组成，肋片11焊接于基管10的外表面上。肋片11纵向设置，是指其长度方向沿基管10轴心线的方向设置。肋片11为通长肋片，即每片肋片的总长度均与肋片管的长度基本相同，两端为低肋片112，高度h为18～24毫米，长度M为300～400毫米，中间部分为高肋片111，高度H为28～30毫米，相邻两个肋片两端在基管的轴向上错开布置，错开长度b为50～100毫米，肋片厚度为6～8毫米，相邻两个肋片11之间的距离为15～20毫米。肋片上开有直径为肋片高1/4～1/3的小孔，小孔间距为孔径的10～15倍，小孔中心与肋片顶部的距离为肋片高的30％～40％。

本实用新型肋片管上肋片11的个数以及肋片11的总长度，按传热需要进行计算而确定。肋片管采用常用的材料和方法进行制造。

参见图3所示采用上述本实用新型肋片管的套管式肋片取热管。套管式肋片取热管5由给水管1和绕给水管1的外表面设置的汽水混合物套管4组成，给水管1的外表面与汽水混合物套管4的内表面之间形成供水-汽流动的环形空间。给水管1为光管；汽水混合物套管4分为肋片管段和光管段两个管段，其中的肋片管段为上述本实用新型的肋片管。如图3所示，套管式肋片取热管的给水管1的顶部设有入水口101，给水管1的底部设有出水口102，出水口102位于汽水混合物套管4之内的下部。汽水混合物套管4的上部设有汽水混合物出口12，汽水混合物套管4的顶部与给水管1的外壁之间为封闭式结构。汽水混合物套管4的底部设有限位管13。使用过程中，水由给水管1顶部的入水口101通入给水管1并在给水管1内向下流动，再由给水管1底部出水口102流出，进入给水管1外表面与汽水混合物套管4的内表面之间环形空间向上流动，并吸取放热介质(例如高温催化剂)放出的热量，生成的汽水混合物由汽水混合物套管4上部的汽水混合物出口12流出。由以上说明可知，图3所示的套管式肋片取热管5为封闭式结构，其自身构成一个具有独立的水一汽回路的传热单元。图3所示的套管式肋片取热管5主要是其汽水混合物套管4的肋片管段采用了本实用新型的肋片管，其余的结构和使用过程与现有的肋片管段采用纵向通长肋片管的套管式肋片取热管基本相同。

所述套管式肋片取热管中的给水管1下口距汽水混合物套管4底封头内底的高度h1为给水管1管径d的1.0～1.5倍。

图4和图5所示，是本实用新型的肋片管外取热器(简称为外取热器)。它包括一个垂直设置的圆筒形壳体202，壳体202的顶部设有封头201。壳体202内垂直设置有多根套管式肋片取热管5，套管式肋片取热管5的下方设有导向支架6。套管式肋片取热管5采用如图3所示型式，参见图3以及相关的文字说明。套管式肋片取热管5至少设置一根。每根套管式肋片取热管5的一端固定在封头201上，另一端将限位管13插入导向支架6的限位孔内，由导向支架6限位，可自由伸缩。壳体202上设有催化剂进口8、催化剂出口9和脱气口3，壳体202内的下部、导向支架6的下方设有流化风分布器7。壳体202和封头201的内壁有耐高温的隔热耐磨衬里。如图4所示，每根套管式肋片取热管5的汽水混合物套管4，在催化剂进口管8的下方为肋片管段，在催化剂进口管8上方为光管段。

套管式肋片取热管距壳体202器壁的净距离S1为45～100mm；相邻两根套管式肋片取热管之间的距离S2为45～100mm。

图4所示的外取热器用作重油催化裂化装置(简称催化裂化装置)外取热器的操作过程如下：从催化裂化装置再生器来的高温催化剂从催化剂进口管8进入外取热器，在外取热器内形成一段密相催化剂床层。流化风空气通过流化风分布器7进入催化剂床层，使催化剂处于流化状态，以增强高温催化剂对套管式肋片取热管5的放热作用。放热冷却后的催化剂通过催化剂出口管9排入催化裂化装置再生器，从而完成催化剂在外取热器中的冷却循环过程。流化催化剂中所夹带的烟气经脱气口3排回再生器中。由每根套管式肋片取热管5给水管1顶部的入水口通入水，水在套管式肋片取热管5中流动，并吸取高温催化剂放出的热量而生成汽水混合物；汽水混合物由汽水混合物套管4上部的汽水混合物出口12流出。在上述操作过程中，每根套管式肋片取热管5各自构成一个具有独立的水-汽回路的传热单元。高温催化剂从催化裂化装置再生器带出的过剩热量，就这样通过套管式肋片取热管5产生的汽水混合物被不断地取走。上述套管式肋片取热管5的详细结构和工作过程，参见对图3的说明。图4所示的外取热器，主要是采用了如图3所示的套管式肋片取热管5，而该套管式肋片取热管5的汽水混合物套管4的肋片管段采用的是本实用新型的肋片管。图4所示外取热器其余结构和用于催化裂化装置的取热操作过程，与现有的设置套管式肋片取热管的肋片管外取热器基本相同。

以上结合附图和具体实施方式对本实用新型进行了详细的说明。本实用新型图1至图5中，相同附图标记表示相同的技术特征。在图3和图4中，未注明附图标记的箭头表示水、汽水混合物、流化风、烟气或催化剂的流动方向。

本实用新型的外取热器，主要用于石油加工行业的重油催化裂化装置，以及与其工艺过程类似的其它催化裂化装置，例如MTO(甲醇转化制烯烃)装置、HCC(重油直接裂解制烯烃)装置；还可以应用于具有相似要求的其它热传递场所。本实用新型的肋片管可以作为独立的传热元件使用，例如用于与本使用新型外取热器工况类似的换热器中。而采用本实用新型肋片管的套管式肋片取热管，则可用于上述催化转化装置的外取热器或内取热器中，或是用于类似工况的列管式锅炉上。

Claims (7)

1.一种肋片管，由基管(10)和设于基管外表面上、与基管的外表面相垂直并纵向设置的肋片(11)组成，其特征在于：肋片(11)为通长肋片，即每片肋片的总长度均与肋片管的长度基本相同，两端为低肋片(112)，高度h为18～24毫米，中间部分为高肋片(111)，高度H为28～30毫米，相邻两个肋片(11)两端在基管(10)的轴向上错开布置，肋片上开有小孔(2)，小孔(2)直径Φ为肋片(11)高的1/4～1/3，小孔(2)间距p为孔径的10～15倍，小孔(2)中心与肋片(11)顶部的距离L为肋高的30％～40％。

2.根据权利要求1所述的肋片管，其特征在于：所述低肋片(112)的长度M为300～400毫米。

3.根据权利要求1所述的肋片管，其特征在于：所述相邻两个肋片(11)两端的错开长度b为50～100毫米。

4.根据权利要求1或2或3所述的肋片管，其特征在于：所述相邻两个肋片(11)之间的距离为15～20毫米，肋片(11)的厚度为6～8毫米。

5.一种肋片管外取热器，包括一个垂直设置的圆筒形壳体(202)，壳体(202)内垂直设置有至少一根套管式肋片取热管(5)，每一根套管式肋片取热管(5)为封闭式结构，由给水管(1)和绕给水管(1)的外表面设置的汽水混合物套管(4)组成，构成一个具有独立的水-汽回路的传热单元，汽水混合物套管(4)分为肋片管段和光管段，其特征在于：汽水混合物套管(4)的肋片管段为权利要求1所述的肋片管。

6.根据权利要求5所述的肋片管外取热器，其特征在于：所述给水管(1)下口距汽水混合物套管(4)底封头内底的高度h1为给水管(1)管径d的1.0～1.5倍。

7.根据权利要求5所述的肋片管外取热器，其特征在于：所述套管式肋片取热管(5)距壳体(202)器壁的净距离S1为45～80mm，相邻两根套管式肋片取热管(5)之间的距离S2为45～80mm。 

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