CN218795804U - 一种卧式反应气-甲醇汽化器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种卧式反应气‑甲醇汽化器，包括壳程部分以及管程部分。所述壳程部分的壳体两端还设置有锥段，使壳体内构成向上凸起的空间，该空间上方开设有壳程甲醇气相出口。所述壳程部分及管程部分中壳体内壁和进口管板上均布置有隔热耐磨衬里。管程部分中换热管的进口管头处还连接有向外延伸至隔热耐磨衬里外侧表面的保护套管。与现有技术相比，本实用新型降低了急冷系统反应气入口温度，减少急冷系统水冷却负荷，同时利用余热汽化甲醇，节省了大量气化用蒸汽，实现了“一举三得”。

Description

一种卧式反应气-甲醇汽化器

技术领域

本实用新型属于化工设备技术领域，涉及一种卧式反应气-甲醇汽化器。

背景技术

高温流化床反应工艺过程被广泛应用于重油催化裂化、煤制油、甲醇制烯烃和烷烃脱氢等，是典型的能源密集型过程，反应温度普遍较高，需要合理控制进料温度，才能保证反应过程平稳运行以及获得理想的产品分布；反应器出口的反应气，属于高温气体，热品位高，综合控制和利用将利于减少整个系统的能耗，获得更多的经济效益。

以甲醇制烯烃为例，甲醇制烯烃反应温度为400～500℃，再生温度为600～700℃，均为高品位热量。传统甲醇制烯烃工艺的反应气经过旋风分离器分离后，夹带着催化剂细粉进入反应气-甲醇原料气换热器和中压蒸汽发生器，放热后进入急冷塔和水洗塔，与急冷水和水洗水逆流接触脱除催化剂细粉后，经压缩机送至烯烃分离装置。反应系统取热占总热负荷的49.9％，取热率低。主要是因为反应气-甲醇气换热效果差，导致大量的高品位热能被反应气带入了急冷水洗塔，造成了能量浪费。

管壳式换热器又称列管式换热器。是以封闭在壳体中管束的壁面作为传热面的间壁式换热器。这种换热器结构简单，操作可靠，可用各种结构材料制造，能在高温高压下使用，是目前应用最广的类型。常规的管壳式换热器壳程均为圆筒状，便于壳程流体的均匀进出。管壳式换热器由于管内外流体的温度不同，因之换热器的壳体与管束的温度也不同。如果两者温度相差很大，换热器内将产生很大热应力，导致管子弯曲、断裂，或从管板上拉脱。因此当管束与壳体温度相差超过50℃时，需采取适当补偿措施，以消除或减少热应力。

在高温差气液换热的环境下，壳程液体与管程气体温差大，设备温度分布的控制就显得尤为重要。高温气液换热器在使用时，因为液体导热系数高，管板温度通常接近液体温度。而传统的气液换热器，换热空间、液体空间与气相空间同体，因液体在壳程气化，气相空间排挤液相空间，占据换热空间顶部，并且积聚在顶部滞留区域，尤其是积聚在壳体与管板的连接处，就会造成部分管板甚至换热管暴露在气相甲醇之中，导致管板部分区域、部分换热管的温度接近气相温度，从而与浸没在液体之中的管板以及换热管之间产生较大热应力，进而导致变形和泄漏。

为使管板和换热管的温度保持均匀，需要使其始终浸泡于液相甲醇当中，因此有必要在换热过程中，为汽化的甲醇留出空间。

另外，由于通过管程的反应气中夹带着催化剂细粉，这些细粉不但会磨损管道和器壁，降低设备的使用寿命，还会在换热器管束内壁吸附沉积，增大换热热阻增，致使反应气-甲醇气换热器、中压蒸汽发生器等取热负荷降低，增加能量浪费。

根据以上高温流化床反应工艺中独有的换热问题，需要对传统换热器做针对性改进，防止催化剂细粉磨损管道器壁、增加换热效率、解决壳程壳体及换热管的应力变形问题。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了提供一种卧式反应气-甲醇汽化器，以降低反应气温度，减少急冷系统水冷却负荷，同时利用余热汽化甲醇，使甲醇进料温度满足反应要求。此外，在满足工艺目的同时，本实用新型还可以在结构上解决防止管程壳体及换热管的磨蚀、堵塞和/或壳程壳体及换热管的膨胀问题等。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种卧式反应气-甲醇汽化器，包括带有壳程进口与壳程出口的壳程壳体、分别位于壳程壳体两端的进口管板和出口管板、分别固定在进口管板和出口管板外侧的进口管箱和出口管箱、两端分别与进口管板和出口管板固定连接并置于壳程壳体内的若干并排的换热管，以及固定在壳程壳体内并开孔供换热管穿过的折流板，其特征在于，所述的壳程壳体两端还设置有锥段，与壳程壳体构成向上凸起的空间，且在该空间上方开设有壳程甲醇气相出口，所述的进口管箱的壳体内壁、出口管箱的壳体内壁和进口管板上均布置有隔热耐磨衬里，所述换热管的进口管头处还连接有向外延伸至隔热耐磨衬里外侧表面的保护套管。

所述的进口管箱和出口管箱均采用偏心锥段结构，且进口管箱和出口管箱上的隔热耐磨衬里的下部与最下排换热管的内壁齐平。

所述的进口管板与出口管板均采用挠性薄管板，且进口管板与出口管板的端部均带有折边。

所述保护套管的外侧表面还设有耐火陶纤纸，在保护套管与换热管的接缝处还设置有耐火纤维毡。

所述换热管的内壁为光洁壁面。

所述折流板平行布置，数量为一块以上。

所述汽化器整体呈倾斜设置，其进口端高于出口端，坡度为2％。

有益效果

与现有技术相比，本实用新型通过将壳程壳体设置锥段及向上凸起，使壳程内的甲醇气液可在此分离，使得管板、换热管始终浸泡于液相甲醇之中，温度稳定，管板受力好。

通过改进管箱形状为锥形、管箱与换热管的底部连接位置平齐、在换热管的进口管头处加设保护套管及耐火纤维毡，防止反应气中夹带的催化剂细粉堆积以及磨损管道器壁。

通过采用挠性薄管板以及端部设置的折边，吸收壳程壳体和换热管的膨胀差，解决了换热管因管内外温差过大出现的膨胀问题，且相比普通固定管板式换热器，管板重量轻、成本低。

通过采用本实用新型，可降低急冷系统反应气入口温度，减少急冷系统水冷却负荷，同时利用余热汽化甲醇，节省了大量气化用蒸汽，实现了“一举三得”。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为图1中Ⅰ处的局部放大图；

图中标记说明：

1-进口管箱，2-隔热耐磨衬里，3-进口管板，4-壳程壳体，5-甲醇气相出口，6-出口管板，7-出口管箱，8-换热管，9-折流板，10-保护套管，11-耐火陶纤纸，12-耐火纤维毡。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

以下各实施方式或实施例中，如无特别说明的功能部件或结构，则表明其均为本领域为实现对应功能而采用的常规部件或常规结构。

为降低反应气温度，降低急冷塔系统水冷却负荷，并利用余热汽化甲醇，使甲醇进料温度满足反应要求，此外，在满足工艺目的同时，在结构上还根据需要选择性解决防止管程壳体及换热管8的磨蚀、堵塞，以及壳程壳体4及换热管8的膨胀问题。

本实用新型提出了一种卧式反应气-甲醇汽化器，参见图1所示，主要包括壳程壳体4、分别位于壳程壳体4两端的进口管板3和出口管板6、分别固定在进口管板3和出口管板6外侧的进口管箱1和出口管箱7、两端分别与进口管板3和出口管板6固定连接并置于壳程壳体4内的若干并排的换热管8，以及固定在壳程壳体4内并开孔供换热管8穿过的折流板9。

所述的进口管箱1的壳体内壁、出口管箱7的壳体内壁和进口管板3上均布置有隔热耐磨衬里2。

在一种具体的实施方式中，参见图1所示，所述的进口管箱1和出口管箱7均采用偏心锥结构，且进口管箱1和出口管箱7上的隔热耐磨衬里2的下部与最下排换热管8的内壁齐平，消除死区以减少催化剂细粉的堆积。

在一种具体的实施方式中，参见图1所示，本实用新型设备壳程介质压力始终大于管程介质压力，且壳程介质为液相甲醇，壳程介质温度稳定，管板和换热管8始终浸泡于液相甲醇当中，管板和换热管8的温度主要由壳程介质温度控制，因此，所述的进口管板3与出口管板6均采用挠性薄管板，且进口管板3与出口管板6的端部均带有折边，这样，可以吸收壳程壳体4和换热管8的膨胀差，对于大型换热器相比普通固定管板式换热器，管板重量轻、成本低。

在一种具体的实施方式中，参见图1所示，所述的壳程壳体4两端还设置有锥段，与壳程壳体构成向上凸起的空间，通过该空间满足甲醇汽化空间的要求，达到汽化温度的气相甲醇会向上聚集在该空间内，以使得管板、换热管8始终是浸泡于液相甲醇当中，温度稳定，且管板受力好。该空间上方设有壳程甲醇气相出口5，便于抽出气相甲醇送去进一步反应。

此外，在壳程壳体4下方开设有壳程进口、壳程出口、排污口、人孔、液位计口，实现该设备的其他工程需求。

在一种具体的实施方式中，参见图1所示，为避免催化剂细粉及烃类物质的在换热管8内聚集，反应气需以较高线速度通过换热管8，因此，所述换热管8的进口管头处还连接有向外延伸至隔热耐磨衬里2外侧表面的保护套管10，以保护换热管8管头及换热管8与管板的连接焊缝。

更具体的实施方式中，参见图2所示，所述保护套管10的外侧表面还设有耐火陶纤纸11，在保护套管10与换热管8的接缝处还设置有耐火纤维毡12。

在一种具体的实施方式中，所述换热管8的内壁加工成光洁壁面，以避免催化剂细粉及烃类物质的在换热管8内聚集。

在一种具体的实施方式中，所述折流板9平行布置有多块，本实施例中采用三块。

在一种具体的实施方式中，参见图1所示，该汽化器整体呈倾斜设置，使得其进口端高于出口端，以进一步减少催化剂细粉的聚集的可能。优选的，汽化器的设备中轴线呈2％倾斜，此处的2％为倾斜的中轴线两端的高度差与对应中轴线部分在水平面上的投影的长度比值。

以上各实施方式可以任一单独实施，也可以根据需要任意两两组合或更多的组合实施。

常压下甲醇的汽化温度为65℃，而在设计中，通过控制壳程内甲醇的压力，使其汽化温度在0.6MPa的工作压力下上升至120℃，以便直接输出所需温度的气相甲醇。

在本实施例的具体使用中，管程在0.12MPa的工作压力下，输入的反应气由约325℃降至约250℃并输出；壳程在0.6MPa的工作压力下使输入的甲醇由约102.7℃上升至约120℃并输出；高于120℃的部分甲醇会汽化并通过壳程甲醇气相出口输出。

本实施例的设备可以用于降低MTO、MTP、CMTX装置的反应气温度，并利用余热汽化甲醇。既降低了反应气进急冷塔的温度，又降低了气化蒸汽用量和急冷塔系统水冷却负荷。有效提高了换热效率并从中提取汽化甲醇，同时节省了大量气化用蒸汽，实现了“一举三得”。

上述对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用实用新型。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本实用新型不限于上述实施例，本领域技术人员根据本实用新型的揭示，不脱离本实用新型范畴所做出的改进和修改都应该在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种卧式反应气-甲醇汽化器，包括带有壳程进口与壳程出口的壳程壳体(4)、分别位于壳程壳体(4)两端的进口管板(3)和出口管板(6)、分别固定在进口管板(3)和出口管板(6)外侧的进口管箱(1)和出口管箱(7)、两端分别与进口管板(3)和出口管板(6)固定连接并置于壳程壳体(4)内的若干并排的换热管(8)，以及固定在壳程壳体(4)内并开孔供换热管(8)穿过的折流板(9)，其特征在于，所述的壳程壳体(4)两端还设置有锥段，与壳程壳体构成向上凸起的空间，且在该空间上方开设有壳程甲醇气相出口(5)，所述的进口管箱(1)的壳体内壁、出口管箱(7)的壳体内壁和进口管板(3)上均布置有隔热耐磨衬里(2)，所述换热管(8)的进口管头处还连接有向外延伸至隔热耐磨衬里(2)外侧表面的保护套管(10)。

2.根据权利要求1所述的一种卧式反应气-甲醇汽化器，其特征在于，所述的进口管箱(1)和出口管箱(7)均采用偏心锥段结构，且进口管箱(1)和出口管箱(7)上的隔热耐磨衬里(2)的下部与最下排换热管(8)的内壁齐平。

3.根据权利要求1所述的一种卧式反应气-甲醇汽化器，其特征在于，所述的进口管板(3)与出口管板(6)均采用挠性薄管板，且进口管板(3)与出口管板(6)的端部均带有折边。

4.根据权利要求1所述的一种卧式反应气-甲醇汽化器，其特征在于，所述保护套管(10)的外侧表面还设有耐火陶纤纸(11)，在保护套管(10)与换热管(8)的接缝处还设置有耐火纤维毡(12)。

5.根据权利要求1所述的一种卧式反应气-甲醇汽化器，其特征在于，所述换热管(8)的内壁为光洁壁面。

6.根据权利要求1所述的一种卧式反应气-甲醇汽化器，其特征在于，所述折流板(9)平行布置，数量为一块以上。

7.根据权利要求1所述的一种卧式反应气-甲醇汽化器，其特征在于，所述汽化器整体呈倾斜设置，其进口端高于出口端，坡度为2％。

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