一種多功能裂解急冷換熱器的製作方法

2023-12-12 12:10:47 1

本實用新型涉及急冷換熱器的技術領域，特別涉及一種多功能裂解急冷換熱器。

背景技術：

裂解爐是乙烯裝置的關鍵單元，裂解原料在裂解爐的爐管中經過高溫裂解後，會產生乙烯，同時還能得到丙烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯等重要副產品。裂解爐出口的高溫裂解氣（一般為750～900℃）在出口高溫條件下將繼續進行裂解反應（二次反應），如果停留時間過長，二次反應會增加，其結果將使裂解產物中烯烴回收率下降，甲烷、氫氣、重質焦油增加，結焦趨勢加大；若要使烯烴回收率保持穩定，就必須使裂解爐出口的高溫裂解氣儘快地冷卻下來（一般在600℃以下），此時裂解氣處於穩定狀態的溫度之下，這樣基本能夠終止二次反應，另外，在裂解氣急冷降溫過程中，能夠放出的大量熱能，這些熱能是利用價值很高的熱源，回收後用來產生12.0MPa左右的高壓蒸汽，因此對高溫裂解氣進行急冷處理具有重要的經濟價值。

目前，對高溫裂解氣的急冷方式大多採用急冷換熱器進行間壁式換熱，急冷換熱器較一般的換熱器具有更高的熱強度高、操作條件嚴格、同時承受高溫和高壓等，例如急冷換熱器的換熱管內（管側）走高溫介質800℃左右的高溫裂解氣，換熱管外（殼側）走-350℃左右的水汽混合物作為冷卻介質，這樣使得急冷換熱器從工藝上講可分為一級急冷技術和二級急冷技術，例如專利CN102492456A公開了一種乙烯裂解爐用急冷換熱器，其採用了兩種冷卻介質對裂解氣實現二級急冷，其中一種冷卻介質為高壓汽包的爐水，另一中冷卻介質為溫度更低的鍋爐給水。對於裂解原料為氣體原料時，急冷換熱器甚至還會採用三級急冷技術對其進行急冷。

由於裂解原料中組分的不同，裂解液相原料比裂解氣體原料更易結焦，若要減少急冷換熱器的結焦傾向，需要控制好裂解氣的出口溫度，使得出口溫度應高於裂解氣的露點，例如裂解輕質原料石腦油時，裂解氣的露點約為350℃左右，這就要求急冷換熱器出口溫度應高於350℃，而對於裂解氣體原料，裂解氣的露點更低，並且低於冷卻介質飽和水蒸氣的溫度（330℃左右），則需要採用多級急冷技術或使用更低溫度的冷卻介質，由於液相原料和氣體原料裂解後的裂解氣的露點不同，對應的急冷換熱器的出口溫度也不同，現有技術的急冷換熱器只能實現單一液相原料或者單一氣體原料的急冷，不能同時兼顧裂解液相原料和氣體原料，這樣就勢必會降低設備利用率，進而增加設備成本，降低經濟效益。

技術實現要素：

針對現有技術存在上述技術問題，本實用新型提供一種多功能裂解急冷換熱器，該急冷換熱器不僅能夠對裂解原料為高溫氣體進行急冷，還能夠對裂解原料為高溫液相進行急冷，顯著提高設備利用率，降低設備成本。

為實現上述目的，本實用新型提供以下技術方案：

提供一種多功能裂解急冷換熱器，包括依次連接的入口管箱、入口撓性管板、殼體、出口撓性管板和出口管箱，殼體內置有連通入口管箱和出口管箱的換熱管，還包括位於殼體下方的下降管聯箱和位於殼體上方的上升管聯箱，下降管聯箱和上升管聯箱均與殼體內連通，冷卻介質經下降管聯箱進入殼體內，與換熱管進行熱交換後經上升管聯箱排除；殼體靠近出口撓性管板的一端設有鍋爐給水入口，殼體靠近入口撓性管板的一端設有鍋爐給水出口，冷卻介質經鍋爐給水入口進入殼體內，與換熱管進行熱交換後經鍋爐給水出口排除。

其中，殼體內的兩端部均設有能夠充分溼潤與其對應的撓性管板的內表面的導流結構。

其中，導流結構分別位於鍋爐給水入口和鍋爐給水出口。

其中，下降管聯箱通過多個均勻排布的引入管與殼體的腔體連通，上升管聯箱通過多個均勻排布的引出管與殼體的腔體連通。

其中，所述引入管和所述引出管的管內徑均遠小於所述殼體的腔內徑。

其中，所述引入管與所述引出管呈一一對應設置，相鄰兩個引入管或者相鄰兩個引出管之間設有能夠使從鍋爐給水入口進入殼體內的冷卻介質與換熱管內裂解氣的流動方向相反的折流板。

其中，所述折流板設有可供冷卻介質流過的缺口，相鄰兩個折流板的缺口為上下交錯布置。

其中，下降管聯箱的入口和上升管聯箱的出口均設有多個，每個下降管聯箱的入口均安裝有與高壓汽包的出口端連接的下降管接口，每個上升管聯箱的出口均安裝有與高壓汽包的入口端連接的上升管接口。

其中，下降管聯箱的底部設有排汙口，上升管聯箱的頂部設有排氣孔。

其中，鍋爐給水入口和鍋爐給水出口均設有殼體的底部。

本實用新型的有益效果：

本實用新型的多功能裂解急冷換熱器，其結構包括依次連接的入口管箱、入口撓性管板、殼體、出口撓性管板和出口管箱，殼體內置有連通入口管箱和出口管箱的換熱管，還包括位於殼體下方的下降管聯箱和位於殼體上方的上升管聯箱，下降管聯箱和上升管聯箱均與殼體內連通；殼體靠近出口撓性管板的一端設有鍋爐給水入口，殼體靠近入口撓性管板的一端設有鍋爐給水出口。在裂解高溫液相原料時，此時關閉鍋爐給水入口和鍋爐給水出口，打開下降管聯箱的入口和上升管聯箱的出口，高壓水作為冷卻介質經下降管聯箱進入殼體內，並與換熱管進行熱交換後形成汽水混合物再經上升管聯箱排除，這樣即可實現高溫液相原料的急冷；在裂解高溫氣體原料時，此時關閉下降管聯箱的入口和上升管聯箱的出口，打開關閉鍋爐給水入口和鍋爐給水出口，鍋爐給水作為冷卻介質經鍋爐給水入口進入殼體內，並與換熱管進行熱交換後經鍋爐給水出口排除，這樣即可實現高溫氣體原料的急冷。由此可知，本實用新型的急冷換熱器不僅能夠對裂解原料為高溫氣體進行急冷，還能夠對裂解原料為高溫液相進行急冷，進而能夠顯著提高設備利用率，降低設備成本，從而實現良好的經濟效益。

附圖說明

圖1為本實用新型的一種多功能裂解急冷換熱器的結構示意圖。

圖2為圖1中A處放大結構示意圖。

圖3為圖1中B處放大結構示意圖。

圖1至圖3中的附圖標記：

1-入口管箱；

2-入口撓性管板；

3-殼體；

4-出口撓性管板；

5-出口管箱；

6-換熱管；

7-下降管聯箱、71-引入管、72-下降管接口、73-排汙口；

8-上升管聯箱、81-引出管、82-上升管接口、83-排氣孔；

9-導流結構；

10-鍋爐給水入口；

11-鍋爐給水出口；

12-折流板。

具體實施方式

以下結合具體實施例及附圖對本實用新型進行詳細說明。

本實施例的一種多功能裂解急冷換熱器，如圖1所示，其結構包括依次連接的入口管箱1、入口撓性管板2、殼體3、出口撓性管板4和出口管箱5，殼體3內置有連通入口管箱1和出口管箱5的換熱管6，裂解原料從入口管箱1進入經換熱管6與殼體3內的冷卻介質換熱後，再經出口管箱5流出（如圖1中箭頭所示），其中的裂解原料包括高溫液相原料或者高溫氣體原料。

如圖1所示，急冷換熱器還包括位於殼體3下方的下降管聯箱7和位於殼體3上方的上升管聯箱8，下降管聯箱7過多個均勻排布的引入管71與殼體3的腔體連通，上升管聯箱8通過多個均勻排布的引出管81與殼體3的腔體連通，均勻排布的多個引入管71和多個引出管81不僅提高換熱效率，而且使得換熱更為均勻，達到更好的急冷效果，另外，引入管71與引出管81呈一一對應設置，這樣從引入管71流出的冷卻介質與換熱管6進行熱交換後能夠儘快流入引出管81，進一步加速熱交換的效率，提高急冷效果。

如圖2和圖3所示，位於殼體3左右兩端的兩個引入管71，其出水端均設有導流結構9，導流結構9將引入管71流出的冷卻介質儘快地導流至與其對應的撓性管板上，進而能夠充分溼潤該撓性管板的內表面，這樣可對入口撓性管板2和出口撓性管板4進行有效降溫，減小入口撓性管板2和出口撓性管板4的受熱變形，確保撓性管板與其他部件焊接的牢固性。

如圖1所示，下降管聯箱7的入口和上升管聯箱8的出口均設有兩個，每個下降管聯箱7的入口均安裝有與高壓汽包的出口端連接的下降管接口72，每個上升管聯箱8的出口均安裝有與高壓汽包的入口端連接的上升管接口82，下降管接口72和上升管接口82均設有控制閥。

高壓汽包內的高壓水經下降管接口72匯集到下降管聯箱7，然後高壓水經多個引入管71均勻地流入殼體3內與換熱管6進行熱交換，高壓水經熱交換後形成高溫的汽水混合物經多個引出管81快速導入至上升管聯箱8，然後再經上升管接口82又排入高壓汽包，形成一個換熱循環。

進一步的，下降管聯箱7的底部還設有用於排汙的排汙口73，上升管聯箱8的頂部設有用於快速排氣的排氣孔83。

本實施例中，如圖1所示，殼體3靠近出口撓性管板4的右端設有鍋爐給水入口10，殼體3靠近入口撓性管板2的左端設有鍋爐給水出口11，冷卻介質經鍋爐給水入口10進入殼體3內，與換熱管6進行熱交換後經鍋爐給水出口11排除，鍋爐給水入口10和鍋爐給水出口11均設有控制閥。

相鄰兩個引入管71或者相鄰兩個引出管81之間設有折流板12，折流板12設有可供冷卻介質流過的缺口，且相鄰兩個折流板12的缺口為上下交錯布置，這樣折流板12就能夠使從鍋爐給水入口10進入殼體3內的冷卻介質與換熱管6內裂解氣的流動方向相反，這樣便於冷卻介質充滿殼體3、下降管聯箱7和上升管聯箱8。

如圖2和圖3所示，鍋爐給水入口10和鍋爐給水出口11均位於殼體3的底部，鍋爐給水入口10設於位於殼體3右端的引入管71上，鍋爐給水出口11設於位於殼體3左端的引入管71上，這樣導流結構9也能夠將鍋爐給水入口10和鍋爐給水出口11的冷卻介質儘快地導流至撓性管板上，進而能夠充分溼潤該撓性管板的內表面。

本實施例的急冷換熱器，在裂解高溫液相原料時，此時關閉鍋爐給水入口10和鍋爐給水出口11，打開下降管接口72和上升管接口82，高壓汽包內的高壓水經下降管接口72匯集到下降管聯箱7，然後高壓水經多個引入管71均勻地流入殼體3內與換熱管6進行熱交換，高壓水經熱交換後形成汽水混合物經多個引出管81快速導入至上升管聯箱8，然後再經上升管接口82又排入高壓汽包，形成一個換熱循環，這樣即可實現高溫液相原料的急冷；在裂解高溫氣體原料時，此時關閉下降管接口72和上升管接口82，打開關閉鍋爐給水入口10和鍋爐給水出口11，鍋爐給水作為冷卻介質經鍋爐給水入口10進入殼體3內，鍋爐給水經折流板12充滿殼體3、下降管聯箱7和上升管聯箱8，鍋爐給水並與換熱管6進行熱交換後，再經鍋爐給水出口11排除，這樣即可實現高溫氣體原料的急冷。由此可知，本實用新型的急冷換熱器不僅能夠對裂解原料為高溫氣體進行急冷，還能夠對裂解原料為高溫液相進行急冷，進而能夠顯著提高設備利用率，降低設備成本，從而實現良好的經濟效益。

在裂解高溫氣體原料時，如圖1所示，由於引入管71和引出管81的管內徑均遠小於殼體3的腔內徑，使得鍋爐給水流入引入管71和引出管81的阻力較大，這樣大部分的鍋爐給水經折流板12後都在殼體3內流動，只有小部分的鍋爐給水流入引入管71和引出管81，這樣就能夠避免鍋爐給水在殼體3內出現短路問題。另外，由於折流板12使部分鍋爐給水流入上升管聯箱8，如遇鍋爐給水斷電的情況下，流入上升管聯箱8的鍋爐給水對殼體3內的鍋爐給水起到部分補充作用，進而能夠有效沿長對急冷換熱的保護時間。

最後應當說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案，而非對本實用新型保護範圍的限制，儘管參照較佳實施例對本實用新型作了詳細地說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本實用新型的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型技術方案的實質和範圍。