[发明专利]一种相变式急冷换热器

说明书

本发明涉及石油化工设备技术领域，具体涉及一种相变式急冷换热器，包括入口管箱、前管板、壳体、多条换热管、支撑板、后管板和出口管箱，由于靠近前管板的位置热交换激烈，冷却介质汽化形成的气泡多，因此在壳体的靠近前管板的节段设有至少两个进口接头和至少两个出口接头，每两个进口接头相对平行壳体轴向的纵截面对称分布于壳体的底部两侧，每两个出口接头相对平行壳体轴向的纵截面对称分布于壳体的顶部两侧，能够满足冷却介质大流量需求，流进更多冷却介质，排出更多汽体，提高产能，单个进口接头或出口接头亦无需开得过大，保障了壳体的强度。而靠后的换热较为平缓，此处进口接头和出口接头与壳体的连接按普通方式即可。

技术领域

本发明涉及石油化工工业中的换热器技术领域，具体涉及一种相变式急冷换热器。

背景技术

换热器是实现化工生产过程中热量交换和传递不可缺少的设备，而管壳式换热器是工业应用最广泛的换热设备，例如乙烯裂解炉上，烃类原料在高温下，发生碳链断裂或脱氢反应，生成乙烯、丙烯等，同时还副产丁烯、丁二烯等烯烃和裂解汽油、柴油、燃料油等产品。这些组分在裂解温度下，其化学热力学状态很不稳定。在高温区停留时间越长，二次反应就越多，而烯烃收率就越低。为了提高裂解反应目的产物的收率，通常采用急冷换热器来对生成的裂解气迅速冷却，防止二次反应的发生，并回收裂解气的热量而副产高位能的高压蒸汽。

申请人目前使用的急冷换热器包括入口管箱、前管板、壳体、多条换热管、支撑板、后管板和出口管箱，壳体呈筒状且横向布置，前管板和后管板分别固定于壳体的两端部，从而围成壳程空间；入口管箱固定于前管板且两者共同围成前管程空间，出口管箱固定于后管板且两者共同围成后管程空间；多条换热管的两端部分别固定于前管板和后管板，且分别连通至前管程空间和后管程空间，支撑板固定于换热管的位于壳程空间的节段。壳体的正底部设有进口接头，壳体的正顶部设有出口接头。使用时，高温化工流体从前管程空间进入，经由换热管从后管程空间流出，冷却介质从进口接头进入壳程空间后通过换热管的侧壁与高温化工流体换热，液态的冷却介质受热汽化呈气泡从出口接头排出。

随着产能需求逐渐提高，急冷换热器的体积也越来越大，而发明人发现，如果壳体、进口接头和出口接头等各个模块等比例扩大，很容易导致局部强度减小，无法满足标准要求，尤其是进口接头和出口接头的位置，壳体侧壁的开孔过大对其强度影响较大，现有急冷换热器仅在壳体的底侧和顶侧分别设有一个进口和一个出口，进出口的大小限制了产能提升。另外，即使在壳体的正底侧和正顶侧沿轴向分别设有多个进口和多个出口，对于壳体的同一纵截面而言，其冷却介质的进出流量还是受到较大的限制。

发明内容

针对现有技术存在上述技术问题，本发明提供一种能够增大冷却介质进出量，且保障强度的相变式急冷换热器。

为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

提供一种相变式急冷换热器，包括入口管箱、前管板、壳体、多条换热管、支撑板、后管板和出口管箱，壳体呈筒状且横向布置，前管板和后管板分别固定于壳体的两端部，从而围成壳程空间；入口管箱固定于前管板且两者共同围成前管程空间，出口管箱固定于后管板且两者共同围成后管程空间；多条换热管的两端部分别固定于前管板和后管板，且分别连通至前管程空间和后管程空间；支撑板固定于换热管的位于壳程空间的节段；壳体的靠近前管板的节段设有至少两个进口接头和两个出口接头，每两个进口接头相对平行壳体轴向的纵截面对称分布于壳体的底部两侧，每两个出口接头相对平行壳体轴向的纵截面对称分布于壳体的顶部两侧。

优选的，进口接头和出口接头在垂直于壳体轴向的纵截面错开分布。

优选的，每两个进口接头组成进口模组，沿壳体的轴向布置有两组进口模组。

优选的，进口接头的轴线与平行壳体轴向的纵截面之间的角度为15°～35°。

优选的，出口接头的轴线与平行壳体轴向的纵截面之间的角度为15°～35°。