CN204987960U - 一种外取热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种外取热器，其特征在于由水或取热介质进入单元、汽水或取热介质流出单元、取热单元、管板、水或取热介质进入管及汽水或取热介质换热套管等组成，在水或取热介质进入单元和汽水或取热介质流出单元内部分别设置分区，与外部的水或取热介质进口、汽水或取热介质出口一一对应，在取热单元设置一个催化剂进入口、流化气体进入口和分布器等；换热管下方可以设置催化剂携带气体的置换单元；以解决现有外取热器换热管束不便于维修和更换、管线和阀门使用量大以及可操作性不强等问题。

Description

一种外取热器

技术领域

本实用新型涉及热交换技术领域的一种外取热器，适用于固体颗粒冷却换热，特别适用于气固流化床反应过程中取出气固流化床过剩热量的外取热器。

背景技术

在催化裂化再生、流化床甲醇制烯烃、流化床甲醇制芳烃等放热反应过程中，需要取出部分热量或对催化剂等固体颗粒冷却取热。通常采用取热器来吸收这部分热量，保证工艺操作的平稳进行。同时，取热器也利用这部分过剩热量发生蒸汽或加热其他介质，成为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，国内广泛使用的一种换热管外取热器，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换热管。每一根换热管为封闭式结构，主要有进水管和汽水混合物套管组成。每根换热管是一个独立的传热元件，构成一个具有独立的水-汽回路的换热单元。这些换热管与水汽分离器之间需要用管线连接。一台外取热器需要设置大量的换热管，外取热器与水汽分离器间也就需要大量管线阀门。既增加了投资，热量也会流失，尤其是取热量大、管束多的外取热器，将会占大量的空间布置。

为了简化系统管线减少投资，已有技术常把换热管设计成换热器常采用的管板结构，此时外取热器和水汽分离器间仅需要一条管线。但由于固体颗粒换热强度高，温度不均匀，催化剂磨损等，换热管是热交换过程中最容易出现损坏的部件。当进水管和汽水混合物套管任何一个出现问题时，常规管板式结构就造成整台设备无法投用。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种外取热器，既保留管板式设计的优点，又可以分组控制，即使出现局部管束损坏，也仅影响局部管束，外取热器仍然可以使用。

为解决上述问题，本实用新型采用的技术方案是：

一种外取热器，在其下部设置取热单元，该单元由下壳体、催化剂进入口、下封头以及下壳体下部设置的流化气体进入口和分布器，内部设置的汽水或取热介质（也称被加热介质）换热套管、固定导向架构成；在取热单元上部设置汽水或取热介质流出单元，该单元由上壳体以及上壳体上设置的汽水或取热介质出口，内部设置的水或取热介质进入管、汽水或取热介质换热套管管板或称下管板、取热介质流出分区隔板或称为下隔板构成；在汽水或取热介质流出单元上部设置水或取热介质进入单元，该单元由上封头以及上封头顶部或侧部设置的水或取热介质入口，内部设置的水或取热介质进入管、水或取热介质进入管管板或称上管板、水或取热介质进入分区隔板或称上隔板构成。

具体的说，是在现有外取热器的中上部设置两个管板，将容器分成三个单元：上部为水或取热介质进入单元，中部为汽水或取热介质流出单元，下部为取热单元。

上管板至上封头为水或取热介质进入单元，在水或取热介质进入单元的上封头内部设置多个上隔板，将水或取热介质进入单元分成多个区，在上封头中心设置上隔板固定杆，上隔板与上隔板固定杆焊接，在上封头顶部或侧部设置多个水或取热介质入口，水或取热介质入口位于每两个上隔板之间的方位，与每个区一一对应。这样就相当于多个上隔板将水或取热介质进入单元内的水或取热介质进入管分为多组，每组对应一个水或取热介质入口。

上管板与下管板之间为汽水或取热介质流出单元，在汽水或取热介质流出单元的上壳体内部设置与水或取热介质进入单元等数量的下隔板，将汽水或取热介质流出单元分成多个区，在上下管板的中心设置下隔板固定杆，下隔板与下隔板固定杆焊接，在上壳体上设置多个汽水或取热介质出口，汽水或取热介质出口位于每两个下隔板之间的方位，与每个区一一对应。这样就相当于多个下隔板将汽水或取热介质流出单元分为多组，每组对应一个汽水或取热介质出口。汽水或取热介质流出单元分成的多个区与水或取热介质进入单元分成的多个区上下一一对应，即上隔板与下隔板的方位一致，每个区内设置多支换热管。

下管板以下为取热单元，取热单元壳体内设置一定数量取热管束，取热管束为内外套管式，外管为汽水或取热介质换热套管，上端固定在下管板上；内管为水或取热介质进入管，上端从取热单元穿过汽水或取热介质流出单元后固定在上管板上。在取热单元上部设置一个催化剂进入口、下部设置流化气体进入口和分布器。水或取热介质进入单元和汽水或取热介质流出单元由上管板隔开，汽水或取热介质流出单元和取热单元由下管板隔开，且每个单元与管板之间均设置为可拆分结构，优选法兰连接结构。

在取热单元下部设置催化剂携带气体置换单元，该置换单元壳体内设置气体置换元件，在气体置换元件与催化剂出口间设置置换介质入口和置换介质分布器。

具体的方案为：上管板布置一定数量的水或取热介质进入管，下管板布置一定数量的汽水或取热介质换热套管，水或取热介质进入管与汽水或取热介质换热套管布置数量和方位一致，上下管板按方位安装后，水或取热介质进入管装进汽水或取热介质换热套管内，形成一个个独立取热介质回路的换热单元，汽水或取热介质换热套管则伸向下部的取热单元，对催化剂进行换热，这样就形成了一定数量的可分组控制式换热管。再生器或反应器中有多余热量的催化剂由催化剂进入口进入下部的取热单元；同时，取热介质由上封头上部设置的2~10个水或取热介质入口进入水或取热介质进入单元内部相对应的2~10个分区内，流入上管板布置的水或取热介质进入管中，然后进入下部取热单元的汽水或取热介质换热套管内，与由催化剂进入口进入的多余热量的催化剂进行热交换；热交换后，取热介质进入中部的汽水或取热介质流出单元内相对应的2~10个分区内，再通过每个分区对应的汽水或取热介质出口引出。这样，当某组的管束出现故障或设备负荷有变化时，只需关闭该组的换热管即可，设备仍可正常运行，便于切换，可操作性强。流化气体进入口和分布器可调节催化剂的冷却程度。

在取热单元下部可以设置固体颗粒出口，冷却后的催化剂从此出口流出。

在取热单元换热管下方和固体颗粒出口之间设置催化剂携带气体置换单元，内部设置气体置换元件，气体置换元件可以是格栅或单板，在气体置换元件下方设置置换介质分布器。

发明效果

本实用新型的外取热器与现有技术相比，具有如下的有益效果：

1、设备自身实现换热管分组，各组可以独立运行，出现有换热管损坏时不影响其他组的换热使用。

2、可免去现有外取热器大量的水汽进出口管线和阀门，减少钢材浪费，节省空间布置，减少热量流失，提高收益。

3、取热介质单元各设置但不限于2~10个分区，将管束分成但不限于2~10组，便于切换，可操作性强。

4、可以防止冷却后的催化剂携带氧气或烟气或其他反应介质。

附图说明

图1-图7均为外取热器结构，具体地：

图1外取热器结构示意图。

图2图1中A-A剖视图。

图3图1中B-B剖视图。

图4汽水或取热介质换热套管结构示意图。

图5图4中C-C剖视图的一种结构。

图6图4中C-C剖视图的另一种结构。

图7　为设置催化剂携带气体置换单元的外取热器。

图中：1、水或取热介质进入单元，2、汽水或取热介质流出单元，3、取热单元，4、上管板，5、下管板，6、水或取热介质进入管，7、汽水或取热介质换热套管，8、固定导向架，11、上封头，12、水或取热介质入口，13、上隔板固定杆，14、上隔板，21、上壳体，22、汽水或取热介质出口，23、排液口，24、下隔板固定杆，25、下隔板，31、下壳体，32、催化剂进入口，33、下封头，34、流化气体进入口，35、分布器，36、固体颗粒或催化剂出口，37、气体置换元件，38、置换介质入口，39、置换介质分布器，71、光管，72、翅片管。

具体实施方式

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，旨在帮助读者理解本实用新型的特点和实质，但附图和具体实施方式内容并不限制本实用新型的可实施范围。

如图1所示，一种实用新型外取热器，它包括取热单元3，该单元由下壳体31、催化剂进入口32、下封头33以及下壳体31下部设置的流化气体进入口34和分布器35，内部设置的汽水或取热介质换热套管7、固定导向架8构成；它还包括位于取热单元3上部的汽水或取热介质流出单元2，该单元由上壳体21以及上壳体21上设置的汽水或取热介质出口22，内部设置的水或取热介质进入管6、汽水或取热介质换热套管管板或称下管板5、取热介质流出分区隔板或称为下隔板25构成；以及还包括位于汽水或取热介质流出单元2上部的水或取热介质进入单元1，该单元由上封头11以及上封头11顶部设置的水或取热介质入口12，内部设置的水或取热介质进入管6、水或取热介质进入管管板或称上管板4、水或取热介质进入分区隔板或称上隔板14构成。

水或取热介质进入单元1和汽水或取热介质流出单元2由上管板4隔开，汽水或取热介质流出单元2和取热单元3由下管板5隔开，且每个单元与管板之间均设置为可拆分结构，优选法兰连接结构。上管板4布置一定数量的水或取热介质进入管6，下管板5布置一定数量的汽水或取热介质换热套管7，水或取热介质进入管6与汽水或取热介质换热套管7布置数量和方位一致，上下管板按方位安装后，水或取热介质进入管6装进汽水或取热介质换热套管7内，形成一个个独立取热介质回路的换热单元，汽水或取热介质换热套管7则伸向下部的取热单元3，对催化剂进行换热，这样就形成了一定数量的可分组控制式换热管。

如图2所示，在水或取热介质进入单元1的上封头11内部设置4个上隔板14，将水或取热介质进入单元1分成但不限于4个区，在上封头11中心设置上隔板固定杆13，上隔板14与上隔板固定杆13焊接，在上封头11顶部设置4个水或取热介质入口12，水或取热介质入口12位于每两个上隔板14之间的方位，与每个区一一对应。这样就相当于多个上隔板14将水或取热介质进入单元1内的水或取热介质进入管6分为4组，每组对应一个水或取热介质入口12。实际应用中根据设备和取热量不同的需要确定隔板25数量，不限于本图的数量。

如图3所示，在汽水或取热介质流出单元2的上壳体21内部设置与水或取热介质进入单元1等数量的下隔板25，将汽水或取热介质流出单元2分成4个区，在上下管板的中心设置下隔板固定杆24，下隔板25与下隔板固定杆24焊接，在上壳体21上设置4个汽水或取热介质出口22，汽水或取热介质出口22位于每两个下隔板25之间的方位，与每个区一一对应。这样就相当于4个下隔板25将汽水或取热介质流出单元2分为4组，每组对应一个汽水或取热介质出口22。汽水或取热介质流出单元2分成的4个区与水或取热介质进入单元1分成的4个区上下一一对应，即上隔板14与下隔板25的方位一致，每个区内设置多支换热管。实际应用中根据设备和取热量不同的需要确定隔板25数量，不限于本图的数量。

再生器或反应器中有多余热量的催化剂由催化剂进入口32进入下部的取热单元3；同时，取热介质由上封头11上部设置的但不限于2~10个水或取热介质入口12进入水或取热介质进入单元1内部上隔板14分成的相对应的分区内，流入上管板4布置的水或取热介质进入管6中，然后进入下部取热单元3的汽水或取热介质换热套管7内，通过换热套管7与由催化剂进入口32进入的多余热量的催化剂进行热交换；热交换后，取热介质进入中部的汽水或取热介质流出单元2内下隔板25分成的相对应的分区内，再通过每个分区对应的汽水或取热介质出口22引出。这样，当某组的管束出现故障或设备符合有变化时，只需关闭该组的换热管即可，设备仍可正常运行，便于切换，可操作性强。流化气体进入口34和分布器35可调节催化剂的冷却程度。

如图7所示，在取热单元3下部可以设置固体颗粒出口36，冷却后的催化剂从此出口流出。

如图4、5、6所示，一种实用新型外取热器的汽水或取热介质换热套管7，可设置为光管71，也可设置为翅片管72，具体由设备布置和取热量而定。

如图7所示，一种外取热器，在取热单元3下部设置气体置换元件37，气体置换元件37具有汽提功能，用于置换出催化剂携带的气体，在气体置换元件37下部设置置换介质入口38和置换介质分布器39。

本实用新型的外取热器，主要用于石油加工行业的催化裂化装置，以及与其工艺过程类似的流化床气固反应装置，例如MTO（甲醇转化制烯烃）装置、流化床MTA装置；还可应用于具有相似要求的其它热传递场所。

本实用新型的取热介质可以为气体，也可以为液体流体，如反应原料。

Claims (9)

1.一种外取热器，它包括取热单元（3），该单元由下壳体（31）、固体颗粒或催化剂进入口（32）、下封头（33）以及下壳体（31）下部设置的流化气体进入口（34）和分布器（35），内部设置的汽水或取热介质换热套管（7）、固定导向架（8）构成；它还包括位于取热单元（3）上部的汽水或取热介质流出单元（2），该单元由上壳体（21）以及上壳体（21）上设置的汽水或取热介质出口（22），内部设置的水或取热介质进入管（6）、汽水或取热介质换热套管管板或称下管板（5）、取热介质流出分区隔板或称为下隔板（25）构成；以及还包括位于汽水或取热介质流出单元（2）上部的水或取热介质进入单元（1），该单元由上封头（11）以及上封头（11）顶部或侧部设置的水或取热介质入口（12），内部设置的水或取热介质进入管（6）、水或取热介质进入管管板或称上管板（4）、水或取热介质进入分区隔板或称上隔板（14）构成。

2.如权利要求1所述的外取热器，其特征在于，在水或取热介质进入单元（1）的上封头（11）内部设置上隔板（14），将水或取热介质进入单元（1）分成多个区；在上封头（11）上部设置与由上隔板分成区个数相同的水或取热介质入口（12），水或取热介质入口（12）位于每两个上隔板（14）之间的方位，与每个区一一对应；在汽水或取热介质流出单元（2）的上壳体（21）内部设置下隔板（25），将汽水或取热介质流出单元（2）分成多个区；在上壳体（21）外部设置多个汽水或取热介质出口（22），汽水或取热介质出口（22）位于每两个下隔板（25）之间的方位，与每个区一一对应；汽水或取热介质流出单元（2）分成的区与水或取热介质进入单元（1）分成的区上下一一对应，即上隔板（14）与下隔板（25）的方位一致。

3.如权利要求1所述的外取热器，其特征在于，水或取热介质进入单元（1）和汽水或取热介质流出单元（2）由上管板（4）隔开，汽水或取热介质流出单元（2）和取热单元（3）由下管板（5）隔开，且每个单元与管板之间均设置为可拆分式，优选法兰方式。

4.如权利要求1或3所述的外取热器，其特征在于，上管板（4）设置一定数量的水或取热介质进入管（6），下管板（5）设置一定数量的汽水或取热介质换热套管（7），水或取热介质进入管（6）与汽水或取热介质换热套管（7）设置数量及方位均一致；上下管板按方位安装后，水或取热介质进入管（6）装进汽水或取热介质换热套管（7）内，形成一个个独立取热介质回路的换热单元，汽水或取热介质换热套管（7）则伸向下部的取热单元（3），对催化剂进行换热。

5.如权利要求1或2所述的外取热器，其特征在于，在水或取热介质进入单元（1）的上封头（11）中心设置上隔板固定杆（13），上隔板（14）与上隔板固定杆（13）焊接；在汽水或取热介质流出单元（2）的上壳体（21）中心设置下隔板固定杆（24），下隔板（25）与下隔板固定杆（24）焊接。

6.如权利要求4所述的外取热器，其特征在于，汽水或取热介质换热套管（7）可设置为光管（71），也可设置为翅片管（72）。

7.如权利要求１所述的外取热器，其特征在于，在取热单元（3）下部可以设置固体颗粒或催化剂出口（36），冷却后的催化剂从此出口流出。

8.如权利要求１或7所述的外取热器，其特征在于，在取热单元（3）下部设置气体置换元件（37），在气体置换元件（37）下部设置置换介质入口（38）和置换介质分布器（39）。

9.如权利要求1或2所述外取热器，其特征在于，上隔板和下隔板分别可以设计为平板或弧形板。