[实用新型]一种外取热器

说明书

本实用新型属于石油化工厂催化裂化装置的工艺设备，更具体地说，是对用于催化裂化装置的外取热器的改进。

在石油化工厂用来加工重质原料的催化裂化装置，由于催化剂在烧焦的反应过程中要放出大量的热量，使装置的温度很高，破坏了正常的工艺过程。设置外取热器可将高温催化剂冷却，保证工艺操作的平稳进行；同时它可以利用这部分过剩的热量发生蒸汽，从而成为装置一项重要的节能设施。外取热器由于取热量大，操作灵便，工业应用十分广泛。

现有外取热器大致有三种型式，都存在一些需要改进的地方。第一种是类似管壳换热器型式的外取热器，如美国专利US5,209,287，其传热管较细，水和蒸汽各自通过一个管箱，再用一个进水口将水引入和一个蒸汽出口将蒸汽导出。催化剂走壳程，沿着管壁纵向下流，下部设有流化风将催化剂流化。这种外取热器的结构紧凑，传热面积大。缺点是传热管管壁较薄，很容易被催化剂磨穿，一旦一根传热管磨穿，整台外取热器失效，而且更换十分困难。

第二种是单元管组联箱式外取热器，如中国专利ZL90101048.0，它由壳体和若干传热单元管组组成，传热管的直径略大，每个单元管组包括多根传热管，由上联箱和下联箱汇集在一起，然后从上部引出壳体。这种外取热器特点是催化剂流化状态良好，每个单元管组各有阀门控制，可自行开启和关闭，一个单元管组的传热管出了问题，不影响整台取热器的使用。缺点是上、下联箱之间的传热管在高温下容易发生永久性的扭曲变形而影响其使用寿命。另外由于联箱尺寸小，开口大，焊缝较多，在使用过程中易开裂，因此对加工制造水平的要求较高。

以上两种形式的外取热器，其传热管均为光表面型，简称光管。

第三种为翅片管型外取热器，它的传热管直径较大，表面密布着纵向翅片，每根翅片管也是一个独立的传热元件。这种外取热器在催化剂处于稀相流时，使用效果较好，但在催化剂处于密相的流化床时，翅片之间的密相催化剂不易流化，容易形成“死夹层”，严重削弱了传热效果。

本实用新型的目的在于解决上述传热管容易被催化剂磨穿，管束联箱之间的传热管容易变形，管束联箱容易开裂和传热效率不高等问题，提供一种改进的钉头传热管型式的外取热器，使之不仅具有良好的耐磨损性和可靠性，而且具有较高的传热效率。

下面结合附图具体说明本实用新型的结构特点和实施例。

图1是本实用新型外取热器的结构示意图。

图2是钉头传热管的结构示意图。

如图1所示，本实用新型是一种包括传热管和壳体的外取热器，有一根或多根钉头传热管4，置于垂直的圆柱形壳体5之内；每一根钉头传热管为封闭式结构，由给水管1和带钉头11的蒸汽套管2组成，构成一个具有独立的水—汽回路的传热单元，每一根钉头传热管一端固定在封头12上，另一端由定位架6定位在壳体内，可自由伸缩。催化剂进口管9，催化剂出口管8和流化风分布器7的入口管均设置于壳体5上，流化风由气体返回口3排入工艺系统管道中，壳体5的内壁有耐高温的隔热耐磨衬里。

如图2所示，每根钉头传热管的蒸汽套管(2)由基管10和钉头11组成，钉头11交错均布在基管表面，并与基管表面垂直，钉头11为直型钉头如图2(a)所示，或为L型钉头如图2(b)所示；钉头的直径为6～12mm，高度为25～35mm；钉头截面复盖基管表面的面积少于25％。

本实用新型外取热器用于催化裂化装置的工作过程如下：如图1所示，从催化裂化装置再生器来的高温催化剂从催化剂进口管9进入本实用新型外取热器，在取热器内形成一段密相床层，流化风则通过底部的流化风分配器7进入催化剂床层，使催化剂处于流化状态，从而增强了高温催化剂对钉头传热管4的放热作用。放热冷却后的催化剂通过催化剂出口管排入催化裂化装置再生器，从而完成了催化剂在本实用新型外取热器中的冷却循环过程。每根钉头传热管4的给水管1的顶部的有一个进水口，传热套管2的顶部有一个饱和蒸汽出口，每根钉头传热管各自形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，就这样通过钉头传热管产生的饱和蒸汽被不断地取走。

本实用新型由于采用上述钉头传热管结构，与现有技术相比具有如下特点：

(1)催化裂化装置外取热器都用来发生饱和蒸汽，传热管内侧传热系数要比外侧大得多，传热管的热阻主要来自外侧，即催化剂对传热管管壁的放热。本实用新型钉头传热管，由于钉头的作用，一方面增大了管外侧的传热面积，另一方面由于钉头与催化剂流动方向垂直，能产生局部紊流，强化了传热效果，因而具有较高的取热效率，取热量大。同时由于钉头截面覆盖的基管表面面积不到25％，基本保留了光管的特点，又不会影响催化剂的流动。