CN203907564U - 蒸汽发生装置和芳烃联合系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种蒸汽发生装置和芳烃联合系统，蒸汽发生装置包括管箱(1)、换热管(2)和壳体(3)，管箱包括热源介质入口和热源介质出口，换热管连接在管箱上并连通热源介质入口和热源介质出口，壳体具有蒸汽发生介质入口和蒸汽出口，从管箱引出的换热管伸入壳体内以与进入壳体内的蒸汽发生介质接触，换热管通过第一管板连接在管箱上，并通过第二管板连接在壳体上，其中第一管板和第二管板间隔设置。由于采用双管板结构，即使换热管和管板之间的连接处出现泄漏，也不会造成两相介质混合，从而不会污染管箱中的热源介质，安全可靠。因此，既能够回收芳烃联合系统中塔顶低温热，也不会损坏系统中异构化催化剂和吸附剂。

Description

蒸汽发生装置和芳烃联合系统

技术领域

本实用新型涉及热交换领域，具体地，涉及一种蒸汽发生装置和使用该蒸汽发生装置的芳烃联合系统。 

背景技术

在各类化工领域中，常见通过热交换回收热能的方式。然而，在对二甲苯(PX)项目中，虽然芳烃联合系统流程长，分馏塔多，但是由于塔顶冷凝低温热源较多，大部分的低温热由于温位较低，一般在90-160℃，难以在装置内部得到利用。现有技术中，芳烃联合装置的低温塔顶物料通常是采用空冷及水冷来进行冷却，没有进行热量回收，这也是芳烃联合装置能耗高的原因之一。其中，芳烃联合装置中最多的低温热是抽余液塔顶和抽出液塔顶的冷凝热，对一套年产60万吨PX的装置来说，该冷凝热能够达到100MW，数量相当可观。 

目前，对于低温热的回收，拥有全套工艺生产技术的专业产商主要有美国UOP和法国Axens两家，这两家专利商在低温热的利用上做了很多工作，但抽余液塔顶和抽出液塔顶的大量冷凝热没有回收利用，都是设置空冷器冷却。 

这是由于低温热的利用通常需要使用管壳式换热器进行热交换，热交换介质是水，而芳烃联合系统中的异构化催化剂及吸附剂对水含量有严格的限制，无论是采用发生低压蒸汽还是热水回收，如采用一般的单管板式管壳式换热器，一旦由于管板和换热管之间的连接出现缺陷而造成换热器泄漏时，泄漏的水分可能导致损坏异构化催化剂和吸附剂，这将对芳烃联合系统造成极大的危害。因此，芳烃联合系统中的低温热的利用存在较大风险，包括 UOP和Axens在内的厂商都不考虑回收抽余液和抽出液塔顶的低温热。 

因此，如何在芳烃联合系统中对低温热能源进行回收对于本领域来说具有积极意义。 

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种蒸汽发生装置，该蒸汽发生装置能够有效降低产生蒸汽的水泄漏到热源介质中的可能性，结构巧妙、安全可靠。 

本实用新型的另一目的是提供一种芳烃联合系统，该芳烃联合系统使用本实用新型提供的蒸汽发生装置，从而能够对低温热以蒸汽方式进行回收，安全可靠。 

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供一种蒸汽发生装置，包括管箱、换热管和壳体，所述管箱包括热源介质入口和热源介质出口，所述换热管连接在所述管箱上并连通所述热源介质入口和热源介质出口，所述壳体具有蒸汽发生介质入口和蒸汽出口，从所述管箱引出的所述换热管伸入所述壳体内以与进入所述壳体内的蒸汽发生介质接触，所述换热管通过第一管板连接在所述管箱上，并通过第二管板连接在所述壳体上，其中所述第一管板和所述第二管板间隔设置。 

优选地，所述第一管板和所述第二管板之间设置有至少部分地覆盖所述换热管的中间壳体，该中间壳体上形成有放空口和排液口。 

优选地，所述中间壳体的一端固定在所述第一管板上，另一端与所述第二管板间隔设置。 

优选地，所述换热管穿过所述第一管板和所述第二管板并分别与所述第一管板和所述第二管板连接，所述第一管板连接在所述管箱上，所述第二管板连接在所述壳体上。 

优选地，所述第一管板和所述第二管板分别焊接在所述管箱和所述壳体 上，所述换热管与所述第一管板强度焊加贴胀连接，并与所述第二管板强度胀接。 

优选地，所述管箱包括相互隔开的第一腔室和第二腔室，所述热源介质入口形成在所述第一腔室上，所述热源介质出口形成在所述第二腔室上。 

优选地，所述换热管为U形管，该U形管的两端分别与所述热源介质入口和所述热源介质出口连通。 

优选地，所述壳体内设置有与所述蒸汽发生介质入口连通的喷杆，该喷杆与所述换热管对应设置。 

优选地，所述蒸汽发生装置为低温热型蒸汽发生装置，所述热源介质入口与低温热源连通。 

根据本实用新型的另一方面，提供一种芳烃联合系统，包括分馏塔，所述芳烃联合系统还包括本实用新型提供的所述蒸汽发生装置，所述分馏塔的塔顶物料管与所述管箱的所述热源介质入口连通。 

通过上述技术方案，由于本实用新型提供的蒸汽发生装置分别具有与管箱和壳体连接的管板，在换热管和管板本身质量没有问题的情况下，即使换热管与其中任意一个管板之间的连接处出现缺陷而造成相关介质的泄漏，例如由于换热管与第二管板之间的连接出现缺陷造成水或蒸汽的泄漏后，其只能够进入两个管板之间的区域，而不会再通过第一管板和换热管之间的连接处进入管箱中，从而不会对管箱中的热源介质造成污染，安全可靠。因此，使用这种蒸汽发生装置之后，芳烃联合装置的分馏塔，例如抽余液塔和抽出液塔的低温热能够得到安全的回收，从而不会因为水而导致损坏异构化催化剂和吸附剂。 

本实用新型的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。 

附图说明

附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中： 

图1是本实用新型优选实施方式提供的蒸汽发生器的剖视结构示意图； 

图2是图1中蒸汽发生器的局部结构剖视示意图； 

图3是本实用新型优选实施方式提供的蒸汽发生器的侧视结构示意图。 

附图标记说明 

1      管箱    ；            2      换热管 ；

3      壳体    ；            5      中间壳体 ；

6      固定支座  ；          7      滑动支座； 

11     热源介质入口    ；    12     热源介质出口； 

13     第一腔室   ；         14     第二腔室； 

31     蒸汽发生介质入口 ；   32     蒸汽出口； 

33     喷管   ；             34     排凝口； 

41     第一管板  ；          42     第二管板； 

51     放空口    ；          52     排液口 。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型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实用新型，并不用于限制本实用新型。 

在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下，底、顶”通常是在本实用新型提供的蒸汽发生装置正常使用的情况下定义的， 具体地可参考图1所示的图面方向。“内、外”是指相关部件轮廓的内外。这些方位此只用于说明本实用新型，并不用限制本实用新型。另外需要说明的是，本文主要以蒸汽发生装置应用在芳烃联合系统中的塔顶低温热回收领域为主进行说明，因此，优选本实用新型提供的蒸汽发生装置为低温热型蒸汽发生装置，其下述的热源介质入口11与低温热源连通，具体地与抽余液塔和/或抽出液的塔顶物料管连通，以实现低温热的安全回收。该低温热通常在90-160℃之间。能够理解的是，本实用新型提供的蒸汽发生装置还能够应用到其他各种需要进行蒸汽发生的领域，尤其是需要保证热源介质和蒸汽发生介质(水)两相隔离的领域，对其此类应用领域的各种变形，均落在本实用新型的保护范围内。 

如图1至图3所示，本实用新型提供一种蒸汽发生装置，包括管箱1、换热管2和壳体3，其中，管箱1包括热源介质入口11和热源介质出口12，即，管箱1中容纳的是热源介质，例如芳烃。换热管2连接在管箱1上并连通热源介质入口11和热源介质出口12，以使得热源介质通过换热管2流动。壳体3具有蒸汽发生介质入口31和蒸汽出口32，从管箱1引出的换热管2伸入壳体3内以与进入壳体3内的蒸汽发生介质接触，因此能够通过热源介质的热能加热例如除氧水等液体蒸汽发生介质，从而产生低压蒸汽并从蒸汽出口32中排出。其中，换热管2通过第一管板41连接在管箱1上，并通过第二管板42连接在壳体3上，其中第一管板41和第二管板42间隔设置。因此能够实现换热管2相对于管箱1和壳体3的固定。 

并且由于本实用新型提供的蒸汽发生装置分别具有与管箱1和壳体3连接的两个管板，因此不同于现有技术中单块管板的设置方式，在换热管2和管板本身质量没有问题的情况下，即使换热管2与其中任意一个管板之间的连接处出现缺陷而造成相关介质的泄漏，例如由于换热管2与第二管板42之间的连接出现缺陷造成壳体3内水或蒸汽的泄漏后，其也只能够进入两个 管板之间的区域，而不能通过第一管板41和换热管2之间的连接处而进入管箱1中，从而不会对管箱1中的热源介质例如芳烃造成污染，安全可靠。即，实现两相介质的有效隔离。因此，使用这种蒸汽发生装置之后，能够对芳烃联合系统中的分馏塔，特别是抽余液塔和抽出液塔塔顶的低温热进行安全的回收，从而不会因为蒸汽发生介质的泄漏而导致损坏异构化催化剂和吸附剂。 

需要说明的是，上述技术方案具有各种变形和替换方式，例如管箱1、管板、换热管2以及壳体3的结构和连接方式等等，为了方便说明本实用新型，在此只重点介绍其中的优选实施方式，该优选实施方式只用于说明本实用新型并不用于限制本实用新型。 

如图1至图3所示，在本实用新型的优选实施方式中，为了保护两块管板之间的换热管2，优选地，第一管板41和第二管板42之间设置有至少部分地覆盖换热管2的中间壳体5，该中间壳体5除了可以覆盖换热管2外，还能够在任一管板发生泄漏后收集所泄漏的介质，此类介质通常是化学物质，例如芳烃通常规定不能直接排放到外界空间中。因此，通过在该中间壳体5上形成有放空口51和排液口52，其中排液口52位于中间壳体的底部，放空口51位于中间壳体的顶部，因此能够实现对泄漏介质的特殊处理。 

更优选地，为了方便加工，中间壳体5形成为筒状结构，其一端固定在第一管板41上，另一端与第二管板42间隔设置。这样只需将中间壳体5的一端进行例如焊接的加工即可，不需要求较高的配合精度，加工和安装方便。并且这种结构可以更方便地收集管箱1的热源介质的泄漏，该热源介质通常为需要进行特殊处理的芳烃等化学物质，而不宜直接排放到外界。其中上述的另一端为开放结构或封闭结构均可。为了方便加工，该另一端为开放结构，这样泄漏的介质可以通过位于底部的排液口52排出。另外在其他变形方式中，中间壳体5的第二端也可以固定到第二管板42上，又或者中间壳体5 只固定在第二管板42上，以及在允许安全排放的情况下，可以不设置中间壳体5，对于此类变形均落在本实用新型的保护范围中。 

在本实用新型的安装结构中，如图1和图2所示，换热管2穿过第一管板41和第二管板42并分别与第一管板41和第二管板42连接，第一管板41连接在管箱1上，第二管板42连接在壳体3上。更具体地，在该安装结构中，第一管板41、第二管板42与换热管2采用不同的连接方式，分别保证连接处的密封和强度要求。这样可以使结构更为紧凑。如果考虑到拆卸换热管束的要求，则第一管板41与管箱1，第二管板42与壳体3也可采用设备法兰的连接结构，此时管板需要设计成管板兼做法兰结构。对于这种变形方式均落在本实用新型的保护范围中。第一管板41和第二管板42分别焊接在管箱1和壳体3上，换热管2与第一管板41强度焊加贴胀连接，并与第二管板42强度胀接。其中的强度焊、贴胀和强度胀连接方式均为本领域技术人员所公知，在此不做过多赘述。 

另外，在本实用新型的优选实施方式中，中间壳体5优选待第一管板41、第二管板42与换热管2的焊接接头检测合格，并经压力试验合格后，再进行组装，这样可以通过两管板之间的间隔来检查管板和换热管2的连接质量。其中的换热管2为多个U形管组成的管束，该U形管的两端分别与热源介质入口11和热源介质出口12连通，从而使得热源介质在流动过程中加热壳体3内的蒸汽发生介质。 

另外，如图1所示，优选地，管箱1包括相互隔开的第一腔室13和第二腔室14，热源介质入口11形成在第一腔室13上，热源介质出口12形成在第二腔室14上。从而实现将换热的热源介质和换热完成后的热源介质进行隔离。其中的第一腔室13和第二腔室14可以通过在一个管箱1内的隔板形成，也可以分别通过两个独立的管箱形成，对此本实用新型不做限制。其中热源介质入口11和热源介质出口12上均安装有接管座，以方便和运输热 源介质的管路连接。 

此外，如图1所示，为了实现蒸汽的发生，优选地，壳体3内设置有与蒸汽发生介质入口31连通的喷杆33，该喷杆33与换热管2对应设置以将除氧水等蒸汽发生介质喷洒到换热管2上从而产生低压蒸汽，该低压蒸汽从蒸汽出口32排出并利用。并且壳体5上还形成有供冷凝水排出的排凝口34，该排凝口34位于壳体的底部，以使得冷凝水不在壳体3内积存。 

另外壳体3的主体结构为罐装结构，出于工艺的考虑其尺寸通常大于管箱1的尺寸，并且为了方便安装本实用新型提供的蒸汽发生装置，壳体3靠近管箱1的一侧设计为斜锥过渡结构。对于壳体3和管箱1的尺寸以及外形设计的各种变形均落在本发明的保护范围中。此外，为了方便安装本发明提供的蒸汽发生装置，优选地，将蒸汽发生装置的固定支座6设计在靠近箱体1的一侧，滑动支座7设计在远离箱体1的一侧，这样可以减少由于蒸汽发生装置的滑动位移而对两个管板的影响。 

以上结合附图介绍了本实用新型提供的蒸汽发生装置，在本实用新型提供的芳烃联合系统中，其包括分馏塔，特别是抽余液塔和抽出液塔，其中分馏塔的塔顶物料管与管箱1的热源介质入口11连通，以将塔顶物料输送到蒸汽发生装置进行热量回收。例如，抽余液塔和抽出液塔分别配置一套蒸汽发生装置，从而实现对各自塔顶低温热的回收。 

在具体工作工程中，通过抽余液塔和抽出液塔的塔顶物料(热源介质)加热蒸汽发生装置壳体3内的除氧水，从而产生低压蒸汽。具体地，塔顶物料从热源介质入口11进入蒸汽发生装置的管箱1，并在U形的换热管2内流动，同时与壳体3内喷洒的除氧水进行换热并产生蒸汽，塔顶物料在完成传热后从热源介质出口12流出；而除氧水是从蒸汽发生介质入口31进入蒸汽发生装置的壳体3，在壳体3内通过喷管33喷洒到换热管6上从而被塔顶物料加热以产生低压蒸汽，该低压蒸汽从蒸汽出口32排出，冷凝水经排凝 口34排出壳体3从而完成整个传热过程。所产生的低压蒸汽再经加热炉炉管加热后成为过热蒸汽，分别送至重整循环氢压缩机、重整氢增压机、歧化循环氢压缩机和异构化循环氢压缩机的透平，作为透平驱动蒸汽，多余蒸汽进入蒸汽发电系统发电。 

综上，在采用了本实用新型提供的双管板式蒸汽发生装置后，很好地解决了因连接质量缺陷导致蒸汽介质泄露到芳烃侧的问题，避免了催化剂和吸附剂受到损坏的风险。并且通过回收抽余液塔顶、抽出液塔顶这部分冷凝热，降低了装置能耗，降低了操作成本。因此，本实用新型提供的蒸汽发生装置和使用该蒸汽发生装置的芳烃联合系统具有较高的实用性和推广价值。 

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。 

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。 

此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。 

Claims (10)

1.一种蒸汽发生装置，包括管箱(1)、换热管(2)和壳体(3)，所述管箱(1)包括热源介质入口(11)和热源介质出口(12)，所述换热管(2)连接在所述管箱(1)上并连通所述热源介质入口(11)和热源介质出口(12)，所述壳体(3)具有蒸汽发生介质入口(31)和蒸汽出口(32)，从所述管箱(1)引出的所述换热管(2)伸入所述壳体(3)内以与进入所述壳体(3)内的蒸汽发生介质接触，其特征在于，所述换热管(2)通过第一管板(41)连接在所述管箱(1)上，并通过第二管板(42)连接在所述壳体(3)上，其中所述第一管板(41)和所述第二管板(42)间隔设置。

2.根据权利要求1所述的蒸汽发生装置，其特征在于，所述第一管板(41)和所述第二管板(42)之间设置有至少部分地覆盖所述换热管(2)的中间壳体(5)，该中间壳体(5)上形成有放空口(51)和排液口(52)。

3.根据权利要求2所述的蒸汽发生装置，其特征在于，所述中间壳体(5)的一端固定在所述第一管板(41)上，另一端与所述第二管板(42)间隔设置。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的蒸汽发生装置，其特征在于，所述换热管(2)穿过所述第一管板(41)和所述第二管板(42)并分别与所述第一管板(41)和所述第二管板(42)连接，所述第一管板(41)连接在所述管箱(1)上，所述第二管板(42)连接在所述壳体(3)上。

5.根据权利要求4所述的蒸汽发生装置，其特征在于，所述第一管板(41)和所述第二管板(42)分别焊接在所述管箱(1)和所述壳体(3)上，所述换热管(2)与所述第一管板(41)强度焊加贴胀连接，并与所述第二管板(42)强度胀接。

6.根据权利要求1-3中任意一项所述的蒸汽发生装置，其特征在于，所述管箱(1)包括相互隔开的第一腔室(13)和第二腔室(14)，所述热源介质入口(11)形成在所述第一腔室(13)上，所述热源介质出口(12)形成在所述第二腔室(14)上。

7.根据权利要求1-3中任意一项所述的蒸汽发生装置，其特征在于，所述换热管(2)为U形管，该U形管的两端分别与所述热源介质入口(11)和所述热源介质出口(12)连通。

8.根据权利要求1-3中任意一项所述的蒸汽发生装置，其特征在于，所述壳体(3)内设置有与所述蒸汽发生介质入口(31)连通的喷杆(33)，该喷杆(33)与所述换热管(2)对应设置。

9.根据权利要求1所述的蒸汽发生装置，其特征在于，所述蒸汽发生装置为低温热型蒸汽发生装置，所述热源介质入口(11)与低温热源连通。

10.一种芳烃联合系统，包括分馏塔，其特征在于，所述芳烃联合系统还包括根据权利要求1-9中任意一项所述蒸汽发生装置，所述分馏塔的塔顶物料管与所述管箱(1)的所述热源介质入口(11)连通。