[发明专利]一种预防高温裂解气出口结焦的急冷换热器

说明书

本发明涉及换热器技术领域，具体涉及一种预防高温裂解气出口结焦的急冷换热器，包括裂解气箱体、上水联箱、下水联箱和换热管模块，换热管模块包括内管、外管、入口管、上接管和下接管，内管穿设在外管内；裂解气箱体立有多条延伸管，延伸管穿有调节柱，调节柱插入内管中，且调节柱插入内管的深度可调节，调节柱与延伸管之间密封固定，调节柱的位于内管中的节段的外侧设有螺旋导流结构，使得靠近出口端的裂解气的流动由直线变为螺旋线，减少了流体与内管内壁之间的层流层，提高了换热系数，调节柱占据内管的空间，以使得裂解气的流速加快，而且调节柱越深入内管，内管中的裂解气流动越快，如此实现裂解气的流速可调，降低了出口端的结焦。

技术领域

本发明涉及用于乙烯裂解设备技术领域，具体涉及一种预防高温裂解气出口结焦的急冷换热器。

背景技术

裂解装置中的重要设备除了裂解炉以外，就要算是线性急冷换热器了。线性急冷换热器由入口连接件、双套管换热单元、水联箱、裂解气联箱等组成。具体结构如下:每个双套管换热单元包括同心的内管和外管，每个双套管换热单元通过一个入口连接件与一根裂解炉出口炉管连接，多个双套管换热单元平行布置成单排或多排，与水联箱和裂解气联箱连接在一起。其中内管流动的是高温裂解气，入口连接件之处的温度高达800～900℃，进入急冷换热器在极短时间内(一般在0.1秒以下，气体裂解为0.03～0.07秒；馏分油裂解为0.02～0.06秒)要下降到出口温度约400℃(因原料而异)，由此可知，急冷换热器与一般换热器不同的地方是热强度高，操作条件极为苛刻，管内外必须同时承受较高的温度差和压力差。

现有的急冷换热器如图1所示，包括裂解气箱体1，上水联箱2、下水联箱3和并列布置的多个换热管模块，每个换热管模块包括内管4、外管5、入口管6、上接管7、下接管 8、上连接件9和下连接件10，内管4同心穿设在外管5内。上连接件9、下连接件10其中一个开口与外管5焊接固定，另一个开口与内管4焊接固定，以使得内管4外壁与外管 5内壁之间的通道连通上连接件9和下连接件10。上连接件9通过上接管7与上水联箱2 连通，下连接件10通过下接管8与下水联箱3连通。使用时，入口管6连接外围的裂解炉的出口连接，高温裂解气从内管4流至裂解气箱体1，冷却介质从下水联箱3的入口进入下连接件10，然后流至内管4外壁与外管5内壁之间的通道进行换热，到达上水联箱2。高温介质由裂解气箱体1出口流向后续工序。

裂解气在内管中被冷却降温时，不可避免地会有一部分高沸点烃类被冷凝下来。这样冷凝物有一部分被裂解气带走，而另一部分则附在内管的管壁上。随着生产的进行，附着在管壁上的烃类冷凝物在裂解气的作用下发生脱氢反应，同时伴随发生缩合反应。特别是芳烃脱氢后进一步稠环化，最终会导致焦炭生成。一般的说，由于裂解原料性质的差异，特别是族组成的不同，急冷换热器的结焦状况也不一样。以石脑油或轻柴油为原料裂解时，最常见的是在急冷换热器的内管出口端结焦，而且以冷凝脱氢缩合反应结焦为主，并伴随有二次反应结焦。结焦影响换热效果，甚至造成堵塞。另外，现有的急冷换热器中的高温裂解气流速不可控，或只能通过控制裂解炉出口的裂解气流速，间接控制急冷换热器中的裂解气流速；裂解炉出口的裂解气流速不变的情况下，急冷换热器中的高温裂解气流速不可调，无法满足日益高要求、灵活变通的生产需求。

发明内容

针对现有技术存在上述技术问题，本发明提供一种预防高温裂解气出口结焦的急冷换热器，能够调节内管的裂解气速度，能够减少内管的结焦。

为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

提供一种预防高温裂解气出口结焦的急冷换热器，包括裂解气箱体、上水联箱、下水联箱和并列布置的多个换热管模块，每个换热管模块包括内管、外管、入口管、上接管和下接管，内管同心穿设在外管内，内管的上端连通裂解气箱体，内管的下端连通入口管；下水联箱、下接管、内管外壁与外管内壁之间的环形通道、上接管和上水联箱依次连通形成冷却水流道；