CN203798207U - 裂解气急冷换热器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种裂解气急冷换热器，包括倒置外斜锥形圆柱壳体、下端异形连接件、锅炉水进口接管、内圆筒体、外圆筒体、上端连接件、裂解气出口接管、锅炉水出口接管。下端异形连接件下端倒置锥形空心凸台与倒置外斜锥形圆柱壳体相连；下端异形连接件侧面具有外斜锥形圆柱壳体与锅炉给水进口接管相连，下端异形连接件上端具有外锥形圆柱空心凸台，其与外圆筒体相连，下端异形连接件内部底部中心位置具有一薄壁圆柱体短节，其与内圆筒体相连；上端连接件主体为圆柱体，下端具有锥形圆柱形短节，上端具有中心开孔的平盖端板，下端锥形短节与外圆筒体相连，上端平盖端板与裂解气出口接管连接，上端连接件侧面开孔处连接锅炉水出口接管。
Description
技术领域
本实用新型涉及用于乙烯装置裂解技术的设备，具体而言，涉及一种裂解气急冷换热器。
背景技术
在乙烯装置的裂解单元，为了防止高温裂解气发生二次反应，温度在800～900℃的高温裂解气从裂解炉辐射段炉管直接进入到急冷换热器内进行快速冷却降温，使离开急冷换热器后进入裂解气总管的裂解气温度大致减至500～650℃。为实现给高温裂解气降温，防止发生二次反应，一般乙烯装置都采用线性急冷换热器进行裂解气和锅炉水间的热交换，同时回收废热。本实用新型急冷换热器便是与裂解炉辐射段炉管直接连接的降温传热设备。
急冷换热器的结构设计是否合理，主要取决于以下几个方面：
a)锅炉水是否能快速充满整个内外管间的环形间隙，且上下进出口处无锅炉水流动传热死区，能否实现与裂解气充分传热。
b)裂解气停留时间短，能与锅炉水快速实现冷却，无涡流产生。
c)结构设计是否简单合理，易于制造焊接，焊接接头易于无损检测。
d)是否方便拆卸检修，部分换热管组件发现问题是否易于检修更换。
现有的各种急冷换热器结构设计型式很难同时实现上述目的。
实用新型内容
本实用新型提供一种结构简单，制造焊接方便，易于保证焊接质量，焊接接头无损检测方便，裂解气停留时间短，降温冷却效果好，能有效避免涡流，防止热交换死区，且检修更换方便的急冷换热器。
为达到上述目的，本实用新型提供了一种裂解气急冷换热器，包括：倒置外斜锥形圆柱形壳体、下端异形连接件、锅炉水进口接管、内圆筒体、外圆筒体、上端连接件、裂解气出口接管和锅炉水出口接管，其中：
所述下端异形连接件的主体为四方六面体，其下端面具有倒置锥形短节，所述倒置锥形短节为空心凸台，该空心凸台末端内侧具有薄壁圆筒体，所述下端异形连接件下端的倒置锥形短节与所述倒置外斜锥形圆柱壳体相连；所述下端异形连接件侧面具有外斜锥形圆柱壳体，所述外斜锥形圆柱壳体与所述锅炉给水进口接管相连，所述下端异形连接件的上端具有锥形短节，所述锥形短节也为空心凸台，其与所述外圆筒体相连；所述下端异形连接件底部中心内部具有一薄壁圆筒体短节，其与所述内圆筒体相连，形成裂解气的主要换热通道；
所述上端连接件的主体为圆柱形筒体，其下端具有锥形短节，其上端为中心开孔的平盖端板，所述上端连接件通过下端的锥形短节与所述外圆筒体相连后与所述内圆筒体外表面形成的环隙构成锅炉水的主要换热通道，所述上端连接件的上平盖端板与所述裂解气出口接管连接，所述上端连接件的侧面开孔处连接所述锅炉水出口接管。
进一步地，所述下端异形连接件的主体为中间开圆孔的近似四方六面体，其中三个面具有凸出的锥段短节，所述锥段短节为空心凸台，四方体上平面的锥段短节底部外缘直径与六面体上平面四边形内切，其锥段短节内径与四方体中心圆孔直径一致，四方体侧面锥段短节与四方体一体锻造后加工，偏心布置于四方体侧面，内部开圆柱形孔，该圆柱形孔一侧与四方体中心圆孔相切，该四方体侧边锥段短节为锅炉水入口，四方体下表面上具有一圆锥形短节，该圆锥形短节与四方体一体锻造后加工，四方体下平面的锥段短节底部外缘直径与六面体下平面四边形内切，其锥段短节内径等于四方体中心圆孔直径或与四方体中心圆孔直径的差值小于设定值，该锥段短节下端面上具有一薄壁圆筒短节，长度为4～10mm；
所述下端异形连接件中心下部还具有一内翻边圆柱筒节，该筒节与四方体整体锻造后加工成型，该内翻筒节外径与所述内圆筒体外径的差值不大于第一设定值，其内径具有两组数值，上半部分内翻边筒节内直径等于内圆筒体内径或与内圆筒体内径的差值小于第二设定值，下半部内翻边筒节内直径比上半部分内直径大3～10mm。
进一步地，所述内翻边圆柱筒节具有两种内直径，上半部分内翻边筒节的长度为10～50mm，下半部内翻边筒节的长度为20～80mm。
进一步地，所述下端异形连接件为整体锻造后加工成形，其三面具有与四方体连为整体的锥段短节，分别与裂解气通道及锅炉水入口管相连。
进一步地，所述下端异形连接件为整体锻造后加工成形，其一个侧面一端从上而下具有一凹槽，该凹槽宽度为10～50mm，深度为2～8mm，另一个相对侧面一端从上而下具有一凸台，该凸台宽度为10～50mm，其凸台高度为2～8mm。
进一步地，所述下端异形连接件一侧偏心布置并与锅炉水入口接管连接的圆锥形短节，其短节内孔与四方体中心圆孔相切，同时与所述下端异形连接件内孔内壁与底部内翻边筒节外壁形成的环隙底部相切，底部齐平。
进一步地，所述上端连接件的主体为圆柱形壳体，下端具有锥形短节，其内直径等于所述外圆筒体内直径，上端为中心开孔的平盖端板，圆柱形筒节侧面开圆孔，其内直径等于锅炉水出口接管内直径。
进一步地，所述下端异形连接件的底部中心内翻边圆柱形筒节上端与所述内圆筒体的下端连接，所述下端异形连接件下面的锥段短节底部外缘直径与六面体下平面四边形内切，该锥段短节下端与所述倒置外斜锥形圆柱壳体相连，所述内圆筒体、下端异形连接件的底部中心内翻边圆柱形筒节和所述倒置外斜锥形圆柱壳体三者连接后构成的内圆柱形通道为裂解气通道，所述外圆筒体分别与所述下端异形连接件的上端锥形空心凸台和所述上端连接件的下端锥段短节相连形成的内表面，与所述内圆筒体的外表面形成环形间隙，为锅炉水通道。
综上，采用本实用新型结构整体铸造后加工成形的下端异形连接件，能紧密将下端倒置外斜锥形圆柱壳体、内圆筒体、外圆筒体及锅炉水入口接管连接为一个整体，制造加工方便，各组件之间的焊接连接均为对接焊接接头形式，即容易保证焊接质量，也容易焊后无损检测的实施，上端连接件与其相连组件的连接具有类似效果。锅炉水进口接管与下端异形连接件偏心锥段短节(空心凸台)相连后，实现了锅炉水切向进入内外圆筒体间的环隙内，且从环隙空间的最底部进入，锅炉水能快速充满整个内外圆筒体间的环形间隙，且进口处无锅炉水流动传热死区，能实现与裂解气充分传热。
此外，由于下端异形连接件的内翻边筒体的内径具有两种直径，下半部分的较大直径与倒置外斜锥形圆柱壳体的内筒节实现良好过渡，使裂解气停留时间短，无涡流产生。另外，下端异形连接件两个相对端面上的凹槽和凸台结构，使联排布置的换热套管组件间可实现单根拆卸检修，部分换热管组件发现问题易于检修更换。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本实用新型一个实施例的裂解气急冷换热器结构示意图；
图2为图1所示急冷换热器的下端异形连接件结构图；
图3为图2所示急冷换热器的下端异形连接件结构图的俯视图；
图4为图1所示急冷换热器的下端连接部位的局部放大图；
图5为图1所示急冷换热器的上端连接部位的局部放大图；
图6为图1所示急冷换热器的各股物料流向图。
附图标记说明：1-倒置外斜锥形圆柱壳体；2-下端异形连接件；3-圆柱形外圆筒体；4-圆柱形内圆筒体；5-上端连接件；6-裂解气出口接管；7-锅炉水出口接管；8-锅炉水进口接管；9-薄壁圆柱形短筒节；10-下端异形件下端锥段短节；11-四方六面体(近似)；12-下端异形件上端锥段短节；13-下端异形件侧面锥段短节；14-内翻边圆柱筒体；15-凹槽；16-凸台；17-上端连接件下端锥段短节；18-上端平盖端板。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
参阅图1至图5所示，本实用新型提供一种裂解气急冷换热器，包括：倒置外斜锥形圆柱壳体1、下端异形连接件2、外圆筒体3、内圆筒体4、上端连接件5、裂解气出口接管6、锅炉水出口接管7、锅炉水进口接管8，其中图4为图1中标号A的局部放大图，图5为标号B的局部放大图。
所述下端异形连接件2进一步设有薄壁圆柱形短筒节9、下端异形件下端锥段短节10、近似四方六面体11、下端异形件上端锥段短节12、下端异形件侧面锥段短节13、内翻边圆柱筒体14、凹槽15、凸台16；上述构成下端异形连接件2的组件由一个锻件坯料整体锻造后加工成形，下端异形件下端锥段短节10与倒置外斜锥形圆柱壳体1相焊接连接，薄壁圆柱形短筒节9有效实现该焊接接头与倒置外斜锥形圆柱壳体1内的隔热材料间的阻隔；下端异形件上端锥段短节12与外圆筒体3对接焊接，内翻边圆柱筒体14具有两种内直径，上半部分内翻边筒节内直径等于或近似等于内圆筒体4内径，其长度为10～50mm，下半部内翻边筒节内直径比上半部分内直径大3～10mm，其长度为20～80mm，内翻边圆柱筒体14上端与内圆筒体4对接焊接，形成裂解气通道的一部分，下端异形件侧面锥段短节13与锅炉水进口接管8对接焊接，使锅炉水得以进入外圆筒体3和内圆筒体4间的环形间隙内进行换热，由于下端异形件侧面锥段短节13内的圆柱孔与近似四方六面体11的内圆柱孔垂直相切，可实现锅炉水切向进入外圆筒体3和内圆筒体4间的环形间隙内，同时，下端异形件侧面锥段短节13内的圆柱孔同时位于四方六面体11的内圆柱面与内翻边圆柱筒体14外表面间环隙的最低端，锅炉水能快速充满整个内外圆筒体间的环形间隙，且进口处无锅炉水流动传热死区，能实现与裂解气充分传热。
参考图2，该下端异形连接件2主体为近似四方六面体，下端面具有倒置锥段(空心凸台)，其末端内侧具有薄壁圆柱体，该下端异形连接件下端倒置锥形空心凸台与倒置外斜锥形圆柱壳体1相连；该下端异形连接件侧边具有外斜锥形圆柱壳体与锅炉给水进口接管8相连接，该下端异形连接件上端具有锥段短节(空心凸台)，其与外圆筒体3相连接，该下端异形连接件底部中心具有一薄壁圆柱体短节，其与内圆筒体4相连接，形成裂解气主要换热通道；上端连接件5主体为圆柱体，下端具有锥形短节(空心凸台)，上端为中心开孔的平盖端板，该上端连接件通过下端锥形短节(空心凸台)与外圆筒体3相连接后与内圆筒体外表面形成的环隙为锅炉水主要换热通道，上端连接件的上平盖端板开孔边缘与裂解气出口接管连接，上端异形件侧面开孔处连接锅炉水出口接管7。具体实现时，下端异形连接件2三个四方六面体端面上的锥段短节凸台10、12、13及内翻边圆柱筒体14均能实现与相连组件的对接接头焊接，制造焊接方便，易于保证焊接质量，焊接接头无损检测方便。
具体实施时，由下至上，所述倒置外斜锥形圆柱壳体1与下端异形连接件2下端的倒置锥形空心凸台相连，下端异形连接件2上端具有锥段短节(空心凸台)，其与外圆筒体3下端相连，外圆筒体3上端再与上端连接件5上端平盖端板中心孔边缘连接，以上四组件相连后的内部通道即构成裂解气通道。
具体实施时，上端连接件通过下端锥形短节(空心凸台)与外圆筒体3上端相连，外圆筒体3下端再与下端异形连接件2上端的锥段短节(空心凸台)相连，以上三组件相连后与内圆筒体外表面形成的环隙为锅炉水主要通道，锅炉水通过该通道实现与内圆筒体内高温裂解气间的热交换。
具体实施时，所述下端异形连接件，其主体为中间开圆孔的近似四方六面体，其中三个面具有凸出的锥段短节，四方体上平面的锥段短节底部外缘直径与六面体上平面四边形内切，其锥段短节内径与四方体中心圆孔直径一致，该锥段短节(空心凸台)与内圆筒体相连，四方体侧面圆锥形短节(空心凸台)与四方体一体锻造后加工，偏心布置于四方体侧面，内部开圆柱形孔，此圆柱形孔一侧与四方体中心圆孔相切，同时圆柱形孔又与下端异形件内底表面相切，此四方体侧边锥段短节(空心凸台)的内开圆孔即锅炉水入口，锅炉水从该圆柱形孔切向进入端异形连接件内冷却内圆筒体4中的裂解气，四方体下表面上具有一锥段短节，该短节与四方体一体锻造后加工，四方体下平面的锥段短节底部外缘直径与六面体下平面四边形内切，其锥段短节内径等于或略大于四方体中心圆孔直径，该锥段短节下端面具有一薄壁圆筒短节，长度为4～10mm。
具体实施时，位于该下端异形连接件中心下部还可以具有一内翻边圆柱筒节，该筒节与四方体整体锻造后加工成型，该内翻筒节外径近似等于内圆筒体4外径，其内径具有两组数值，上半部分内翻边筒节内直径等于或近似等于内圆筒体4内径，下半部内翻边筒节内直径比上半部分内直径大3～10mm。
具体实施时，下端异形连接件内部的内翻边圆柱筒节具有两种内直径，上半部分内翻边筒节内直径等于或近似等于内圆筒体4内径，其长度为10～50mm，下半部内翻边筒节内直径比上半部分内直径大3～10mm，其长度为20～80mm。
具体实施时，下端异形连接件为整体锻造后加工成形，该异形连接件近似四方六面体，其一个侧面一端至上而下具有一凹槽，其凹槽宽度为10～50mm，其凹槽深度为2～8mm，四方六面体的另一个相对侧面一端至上而下具有一凸台，其凸台宽度为10～50mm，其凸台高度为2～8mm。
具体实施时，上端连接件主体为圆柱体，下端具有锥段短节，其内直径等于外圆筒体3内直径，上端为中心开孔的平盖端板，圆柱形筒节侧面开圆孔，其内直径等于锅炉水出口接管内直径。参考图5，所述上端连接件5以圆柱壳为主体，并设有下端锥段短节凸台17和上端平盖端板18。上端连接件5下端面上的锥段短节凸台17能实现与外圆筒体3间的对接接头焊接，制造焊接方便，易于保证焊接质量，焊接接头无损检测方便。
参考图6，倒置外斜锥形圆柱壳体1、下端异形连接件2、内圆筒体4、上端连接件5和裂解气出口接管6阻焊后构成裂解气通道，高温裂解气从倒置外斜锥形圆柱壳体1进入，与外圆筒体3和内圆筒体4环隙内的锅炉水进行换热，降温后的裂解气从上部出口接管6离开；锅炉水从进口接管8经下端异形连接件2侧面的锥段短节13内的圆柱孔切向进入四方六面体11的内圆柱面与内翻边圆柱筒体14外表面间形成的环隙内，进而流经外圆筒体3和内圆筒体4环隙通道，期间与之前所述裂解气通道内的高温裂解气进行换热，回收热能后的锅炉水经过上端连接件5，从锅炉水出口接管7离开。
综上，采用本实用新型结构整体铸造后加工成形的下端异形连接件，能紧密将下端倒置外斜锥形圆柱壳体、内圆筒体、外圆筒体及锅炉水入口接管连接为一个整体，制造加工方便，各组件之间的焊接连接均为对接焊接接头形式，即容易保证焊接质量，也容易焊后无损检测的实施，上端连接件与其相连组件的连接具有类似效果。锅炉水进口接管与下端异形连接件偏心锥段短节(空心凸台)相连后，实现了锅炉水切向进入内外圆筒体间的环隙内，且从环隙空间的最底部进入，锅炉水能快速充满整个内外圆筒体间的环形间隙，且进口处无锅炉水流动传热死区，能实现与裂解气充分传热。
此外，由于下端异形连接件的内翻边筒体的内径具有两种直径，下半部分的较大直径与倒置外斜锥形圆柱壳体的内筒节实现良好过渡，使裂解气停留时间短，无涡流产生。另外，下端异形连接件两个相对端面上的凹槽和凸台结构，使联排布置的换热套管组件间可实现单根拆卸检修，部分换热管组件发现问题易于检修更换。
本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本实用新型所必须的。
本领域普通技术人员可以理解：实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分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实用新型实施例技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.一种裂解气急冷换热器，其特征在于，包括：倒置外斜锥形圆柱形壳体、下端异形连接件、锅炉水进口接管、内圆筒体、外圆筒体、上端连接件、裂解气出口接管和锅炉水出口接管，其中：
所述下端异形连接件的主体为四方六面体，其下端面具有倒置锥形短节，所述倒置锥形短节为空心凸台，该空心凸台末端内侧具有薄壁圆筒体，所述下端异形连接件下端的倒置锥形短节与所述倒置外斜锥形圆柱壳体相连；所述下端异形连接件侧面具有外斜锥形圆柱壳体，所述外斜锥形圆柱壳体与所述锅炉给水进口接管相连，所述下端异形连接件的上端具有锥形短节，所述锥形短节也为空心凸台，其与所述外圆筒体相连；所述下端异形连接件底部中心内部具有一薄壁圆筒体短节，其与所述内圆筒体相连，形成裂解气的主要换热通道；
所述上端连接件的主体为圆柱形筒体，其下端具有锥形短节，其上端为中心开孔的平盖端板，所述上端连接件通过下端的锥形短节与所述外圆筒体相连后与所述内圆筒体外表面形成的环隙构成锅炉水的主要换热通道，所述上端连接件的上平盖端板与所述裂解气出口接管连接，所述上端连接件的侧面开孔处连接所述锅炉水出口接管。
2.如权利要求1所述的裂解气急冷换热器，其特征在于，所述下端异形连接件的主体为中间开圆孔的近似四方六面体，其中三个面具有凸出的锥段短节，所述锥段短节为空心凸台，四方体上平面的锥段短节底部外缘直径与六面体上平面四边形内切，其锥段短节内径与四方体中心圆孔直径一致，四方体侧面锥段短节与四方体一体锻造后加工，偏心布置于四方体侧面，内部开圆柱形孔，该圆柱形孔一侧与四方体中心圆孔相切，该四方体侧边锥段短节为锅炉水入口，四方体下表面上具有一圆锥形短节，该圆锥形短节与四方体一体锻造后加工，四方体下平面的锥段短节底部外缘直径与六面体下平面四边形内切，其锥段短节内径等于四方体中心圆孔直径或与四方体中心圆孔直径的差值小于设定值，该锥段短节下端面上具有一薄壁圆筒短节，长度为4～10mm；
所述下端异形连接件中心下部还具有一内翻边圆柱筒节，该筒节与四方体整体锻造后加工成型，该内翻筒节外径与所述内圆筒体外径的差值不大于第一设定值，其内径具有两组数值，上半部分内翻边筒节内直径等于内圆筒体内径或与内圆筒体内径的差值小于第二设定值，下半部内翻边筒节内直径比上半部分内直径大3～10mm。
3.如权利要求2所述的裂解气急冷换热器，其特征在于，所述内翻边圆柱筒节具有两种内直径，上半部分内翻边筒节的长度为10～50mm，下半部内翻边筒节的长度为20～80mm。
4.如权利要求2所述的裂解气急冷换热器，其特征在于，所述下端异形连接件为整体锻造后加工成形，其三面具有与四方体连为整体的锥段短节，分别与裂解气通道及锅炉水入口管相连。
5.如权利要求2所述的裂解气急冷换热器，其特征在于，所述下端异形连接件为整体锻造后加工成形，其一个侧面一端从上而下具有一凹槽，该凹槽宽度为10～50mm，深度为2～8mm，另一个相对侧面一端从上而下具有一凸台，该凸台宽度为10～50mm，其凸台高度为2～8mm。
6.如权利要求2所述的裂解气急冷换热器，其特征在于，所述下端异形连接件一侧偏心布置并与锅炉水入口接管连接的圆锥形短节，其短节内孔与四方体中心圆孔相切，同时与所述下端异形连接件内孔内壁与底部内翻边筒节外壁形成的环隙底部相切，底部齐平。
7.如权利要求1所述的裂解气急冷换热器，其特征在于，所述上端连接件的主体为圆柱形壳体，下端具有锥形短节，其内直径等于所述外圆筒体内直径，上端为中心开孔的平盖端板，圆柱形筒节侧面开圆孔，其内直径等于锅炉水出口接管内直径。
8.如权利要求1或2所述的裂解气急冷换热器，其特征在于，所述下端异形连接件的底部中心内翻边圆柱形筒节上端与所述内圆筒体的下端连接，所述下端异形连接件下面的锥段短节底部外缘直径与六面体下平面四边形内切，该锥段短节下端与所述倒置外斜锥形圆柱壳体相连，所述内圆筒体、下端异形连接件的底部中心内翻边圆柱形筒节和所述倒置外斜锥形圆柱壳体三者连接后构成的内圆柱形通道为裂解气通道，所述外圆筒体分别与所述下端异形连接件的上端锥形空心凸台和所述上端连接件的下端锥段短节相连形成的内表面，与所述内圆筒体的外表面形成环形间隙，为锅炉水通道。
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2014
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Cited By (2)
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