[发明专利]一种折流板强化的流化床外取热器

说明书

本发明公开了一种折流板强化的流化床外取热器，包括壳体、垂直管束、折流板和气体分布器，壳体的上部设置有催化剂进口，底部设置有催化剂出口；垂直管束包括竖直分布于壳体内的多根换热管，每根换热管包括水管以及密闭套置在水管外部的蒸汽管，每根换热管的顶端伸出至壳体的外部，水管的顶部设置入水口，蒸汽管的顶部设置蒸汽出口；多片折流板在壳体内沿垂直管束长度方向呈螺旋排布或对称交错排布，多根换热管穿设过多片折流板并与其紧固连接，使多片折流板与垂直管束连接为一体；气体分布器设置在位于垂直管束下方的壳体内，壳体上开设与气体分布器连通的流化风入口。

技术领域

本发明涉及一种流化床外取热器，特别涉及一种折流板强化的流化床外取热器，属于石油加工、化工等技术领域。

背景技术

我国催化裂化原料不断重质化，生焦率的提高使得再生系统的热量过剩，需要及时移走多余的热量以维持反再系统的热平衡。此外，为了提高目标产品的收率和企业的效益，需要尽可能在不降低进料温度的条件下灵活提高催化裂化的剂油比，同样也需要对高温再生催化剂进行适当冷却。因此，将催化剂所携带的过剩热量取走就显得至关重要。外取热器安置在反应—再生系统的外部，操作相对灵活且取热负荷易于调控，取热器出现问题时可作为独立的单元进行整修而不影响反应—再生系统的正常运行。外取热器这些独有的优势使其适应性较强，因此，外取热器在石油催化裂化行业中获得了广泛的应用。

工业中气固流化床外取热器的形式有很多种，根据催化剂颗粒和气体的流动方式不同，外取热器一般可分为上流式、下流式、返混式和气控式四类。上流式外取热器为稀相操作，较低的催化剂浓度限制了其传热效率，需要的风量较大，能耗相对较高，并且，由于其气速较高，对换热管束的冲蚀与磨损较为严重，不利于装置的长期稳定运行；返混式和气控式外取热器与再生器连为一体，节省了催化剂运输管道和较昂贵滑阀的费用，因此安装相对方便，且成本相对较低，但是其换热效率较低，传热负荷不易调节，当原料发生改变时，有时无法满足所需的取热要求；下流式外取热器一般为密相操作，流化气体用量较小，能耗较低且传热效率较高，所以应用更为广泛。

流化床取热器一般会在内部设置多根换热管，形成换热管束。需要进行换热的固体颗粒一般在壳程流动，取热介质在管程流动，由流态化理论可知，大多数取热器都可以认为是具有垂直内构件(取热管束)的细颗粒气－固流化床。

在实际应用中，这种管壳式气固流化床取热器传热效率有时不能达到设计值，取热负荷有待进一步提高，且取热器内部催化剂局部失流化导致较大的轴、径向温差，入口催化剂对换热管的冲击和磨损问题使外取热器的稳定性受到影响，因此这种管壳式气固流化床取热器有待于进一步的优化。

中国专利CN2515637Y和CN2457555Y分别通过在换热管表面焊接钉头形式的构件和环形翅片、斜翅片结构，增加催化剂颗粒的局部紊流，从而提高传热效率。但是翅片和钉头构件的尺寸相对于壳程尺寸来说很小，其带来的局部紊流无法对整个壳程流场进行优化，因此，无法解决催化剂颗粒局部流化较差而带来的轴径向温差问题。

中国专利CN104930887A通过在催化剂颗粒进口和气体分布器之间按照一定间距加设水平格栅内构件，利用内构件对气泡的破碎作用和对气体的再分布作用，改善了外取热器壳程整体的流化效果。中国专利CN203928823U在主流化风上部安装一个或多个管式气体分布器，改善了外取热器密相床层的流化质量。中国专利CN101769694B在外取热器底部安装了两个分布器，通过调节两个分布器的气体流量，强化了颗粒在床层内的内循环，增强了颗粒在换热管表面的更新速度，提高了换热器的换热效率。中国专利CN103113914B提出一种颗粒可预分配的催化裂化外取热器，在催化剂入口设计了一个环形流化床，解决了换热管的冲蚀问题。

总之，目前已公布的流化床外取热器专利和相关文献没有很好地解决外取热器的壳程传热问题、颗粒局部流化较差而导致的轴径向温差问题和入口催化剂磨损问题，因此流化床外取热器有待于进一步强化。

发明内容