大管徑套管式急冷換熱器的製作方法
2023-10-04 09:40:19 5
專利名稱：大管徑套管式急冷換熱器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及石油化工烴類管式裂解爐中配套的急冷換熱設備。
烴類在管式裂解爐中進行熱裂解反應，產生的高溫裂解氣的溫度可高達800～900℃，為了生產工藝要求和有效回收熱量，普遍採用急冷換熱的方法，獲得高溫、高壓水蒸汽(壓力約為11～12MPa，溫度約為320～326℃)。國內外在管式裂解爐中使用的急冷換熱器，常用的有美國魯姆斯(Lummus)公司的裂解爐中配套使用的急冷換熱器是雙套管式急冷換熱器，日本三菱公司的倒梯臺型裂解爐中配套使用的急冷換熱器是半螺旋管式急冷換熱器，美國斯東－惠勃斯特(S.W)公司的W型裂解爐中配套使用的急冷換熱器是套管式急冷換熱器，日本日立——西拉.斯裂解爐中配套使用的急冷換熱器是U型管式急冷換熱器。
以上所述的四種急冷換熱器，用於烴類管式裂解爐都有明顯的缺點，雙套管式急冷換熱器和半螺旋管式急冷換熱器，是屬一次急冷技術，不能廣泛地適用於多種裂解原料烴的裂解技術，故回收的蒸汽量沒有二次急冷技術的多，且結焦周期短，經常需要停爐清焦，影響了乙烯的產量。U型套管式急冷換熱器的U型管長度很長(約28米)，裂解氣在管內停留時間過長，易結焦，清焦又不方便，縮短了清焦的周期。套管式急冷換熱器的裂解氣進出口，沒有法蘭結構，所以給清焦和檢修帶來諸多不便，且對清焦情況不清楚，需要經常清焦，另外，進口處的內管外壁易形成膜狀沸騰，會造成管壁溫度過高，影響內管的使用壽命。
本實用新型的目的在於避免上述現有技術中的缺點，提供一種能承受結焦能力大、清焦周期長，可以與裂解爐拆開分離後，進行機械清焦的新型的大管徑套管式急冷換熱器。
本實用新型的任務是這樣實現的該換熱器由同軸的二個直徑不同的管狀圓柱體，即內管和外套管組成。內管採用大直徑(其口徑為φ108～φ133毫米)，管長為8～16米；根據工藝要求，外套管和內管之間的具有一定範圍的環隙。外套管上設有循環水入口和高溫、高壓水蒸汽出口、保護蒸汽進口。為了強化傳熱，在內管上部外表面上加工出來福線，其長度約300～1200毫米。為了便於清焦和檢修，在換熱器的兩端設有高頸法蘭結構。為了保護內管，增加耐熱衝擊性能，在換熱器的進口處設置了保護套管。根據生產能力可設計，製造相應的系列產品，材料可選用高強度耐熱鋼。
圖1是大管徑套管式急冷換熱器結構示意圖。圖中(1)法蘭連接段，(2)進口保護管，(3)入口高頸法蘭，(4)保護蒸汽進口管段，(5)氮氣入口管段，(6)內管，(7)外套管，(8)出口高頸法蘭，(9)高溫、高壓蒸汽出口管段，(10)循環水入口管段。(a)裂解氣進口，(b)裂解氣出口，(C)循環水入口，(d)高溫、高壓水蒸汽出口，(e)保護蒸汽進口，(f)氮氣入口。
圖2為內管及管外壁上來福線示意圖。圖中L為來福線長度，L1為來福線起點距內管二端的距離L1。
本實用新型結合附圖作進一步詳述如下該急冷換熱器的內管(6)和外套管(7)為同軸的管狀圓柱體，出口高頸法蘭(8)的一端(不是法蘭的一端)加工出與內管(6)、外套管(7)相銜接的尺寸及一定深度的和內管(6)、外套管(7)相等的環隙直徑；出口高頸法蘭與內管(6)和外套管(7)的連接，採用焊接。法蘭連接段(1)的一端加工出與內管(6)、外套管(7)相銜接的尺寸及一定深度的和內管(6)及外套管(7)相等的環隙直徑；法蘭連接段(1)與內管(6)和外套管(7)的連接，採用焊接。法蘭連接段(1)的另一端加工出與入口高頸法蘭(3)相銜接的尺寸，並加工出一定深度的內凹槽；法蘭連接段(1)與入口高頸法蘭(3)的連接，採用焊接。在法蘭連接段(1)的外側設置循環水入口管段(10)。在出口高頸法蘭的一端外側設置高溫、高壓水蒸汽出口管段(9)。在法蘭連接段(1)的上部側面設置保護蒸汽入口管段(4)；在法蘭連接段(1)的下部側面環隙的上部設置該換熱器在加工製造完成後，經過酸洗、清洗之後通入氮氣的氮氣入口段(5)。
本實用新型的工作情況是這樣的溫度為336℃，壓力為12.4MPa的飽和循環水，從循環水入口(C)進入，經內管(6)和外套管(7)之間的環隙，被從裂解氣進口(a)進來的860℃高溫裂解氣，通過內管(6)管壁傳熱而汽化，汽化了的過熱蒸汽溫度為336℃，壓力為12.4MPa，從高溫、高壓水蒸汽出口(d)出去；而經過熱量交換後的溫度為625℃左右的裂解氣從裂解氣出口(b)離去。當860℃的裂解氣體從裂解氣進口(a)進入前，低壓的保護蒸汽就從保護蒸汽進口(e)進入，對入口高頸法蘭(3)和連接法蘭段(1)的材質進行保護，以免受高溫的衝擊。
本實用新型相比現有技術有如下優點1、延長了清焦周期。重質油裂解時，清焦周期為40～60天。輕質油裂解時，清焦周期為50～90天。
2、強化了傳熱，保護了內管，提高蒸汽產率10％。
3、清焦和檢修方便。機械清焦和檢修時可與裂解爐分離。
4、結構簡單，製造方便，費用低。
權利要求1.一種與管式裂解爐配套使用的大管徑套管式急冷換熱器，其特徵在於內管(6)和外套管(7)為同軸的管狀圓柱體；內管(6)和外套管(7)的上端和法蘭連接段(1)相連接；法蘭連接段(1)上端和入口高頸法蘭(3)相連接；出口高頸法蘭(8)與內管(6)和外套管(7)的下端相連接；在環隙上下端設置循環水入口管段(10)和高溫、高壓水蒸汽出口管段(9)；在入口高頻法蘭(3)內增設進口保護管(2)；在入口高頸法蘭(3)的內凹槽底部，入口高頸法蘭(3)的下部外側設置保護蒸汽進口段(4)。
2.根據權利要求1所述的換熱器，其特徵在於內管(6)的管徑為φ108～φ133毫米，優選範圍為φ110～φ127毫米。
3.根據權利要求2所述的換熱器，其特徵在於在內管(6)的外壁距內管(6)上端距離L1＝20～100毫米處設有來福線，來福線的長度L為300～1200毫米，優先範圍L為350～1000毫米。
4.根據權利要求1所述的換熱器，其特徵在於在換熱器的上部(進口處)設置進口保護管(2)，其長度為250～750毫米。
5.根據權利要求4所述的換熱器，其特徵在於進口保護管(2)的外徑與內管(6)的內徑之間環隙為0.5～2毫米。
6.根據權利要求1所述的換熱器，其特徵在於換熱器的進口和出口處設有法蘭結構。
專利摘要一種與管式裂解爐配套使用的大管徑套管式急冷換熱器。進口處設有保護套管，增加了換熱器的耐熱衝擊性能；內管外壁設有來福線，強化了傳熱效果；換熱器的進口和出口設有法蘭結構，便於檢修和清焦；結構簡單，製造方便，費用低。
文檔編號F28D7/10GK2081075SQ9022226
公開日1991年7月17日 申請日期1990年10月18日 優先權日1990年10月18日
發明者孫源, 楊德芝, 鄭生明, 錢峰學, 朱天爵, 汪樹華, 金國強 申請人:中國石油化工總公司, 國家醫藥管理局上海醫藥設計院, 上海高橋石油化工公司化工廠