一种颗粒可预分配的催化裂化外取热器制造技术

一种颗粒可预分配的催化裂化外取热器，适用于炼油厂催化裂化装置，其特征在于：外取热器(4)内部设置有多根具有单独进水口和出水口的单元式换热管(6)，换热管(6)从外取热器(4)的顶部一直延伸至底部，其底端设置有限制换热管(6)横向摆动的导向支架(2)。换热管(6)下部浸没在外取热器(4)底部的密相流化床(11)中。从外取热器(4)中部催化剂进口(10)进来的热催化剂颗粒首先进入到一个环形流化床(17)中，利用环形流化床(17)对颗粒的预分配作用使热颗粒从环形流化床(17)内侧边壁(15)上缘或内侧边壁(15)上设置的溢流槽口(19)均匀地流入密相流化床(11)中。在密相流化床(11)中，热颗粒通过和换热管(6)的边壁接触冷却后再从外取热器(4)底部的催化剂出口(1)流出。密相流化床(11)的流化气体从底部的气体分布器(2)引入，经过密相流化床(11)后和环形流化床(17)的流化气体混合后再一并通过外取热器(4)顶部设置的气体出口(7)进入到催化裂化装置再生器的稀相空间。

【技术实现步骤摘要】
一种颗粒可预分配的催化裂化外取热器
本专利技术涉及一种颗粒可预分配的催化裂化外取热器，属于石油加工
技术背景流化催化裂化是国内炼油企业最核心的轻质油品生产工艺之一，它利用分子筛催化剂将低价值的重质原料(蜡油或渣油)裂解成高价值的轻质油品，如汽油、柴油和液化石油气等。在国内，流化催化裂化工艺的核心地位更加突出，它生产了70～80％的商品汽油、约30％的商品柴油以及约30％的丙烯。催化裂化工艺的一大特点是系统热平衡，即吸热的裂化反应过程所需的热量由放热的烧焦再生过程提供。随着催化裂化原料的重质化和劣质化，装置生焦量以及烧焦再生释放的热量不断增大，已经超过了反应系统的所需的热量，因此，再生系统内安装取热设备逐渐成为重油催化裂化装置实现热平衡不可或缺的一种手段。这类取热设备中热催化剂将和具有液态水流的钢管接触，使管内的液体水变成饱和蒸汽，从而达到取走热量的目的。由于负荷调节灵活、适应性和可靠性更强，设置在再生器外的催化剂取热器(简称外取热器)获得了更为广泛的应用。工业中应用外取热器有很多型式，其中颗粒从上往下流动的密相外取热器(简称密相下行式外取热器)应用最为广泛，这主要由于其具有取热效率更高、流化空气用量少、调节灵活等特性。根据颗粒循环量调节方式的不同，密相下行式外取热器又可以分为阀控式和气控式两类。目前，国内应用的密相下行式外取热器一般采用具有单独进水口和出水口的单元式换热管，换热管从外取热器的顶部一直延伸至底部，其目的是当某一个换热管出现损坏时可单独关闭，尽管取热负荷有所降低，但整个外取热器还可以继续使用。常见的单元式换热管如中国专利CN1016271B提出的带有分支管的套管式换热管(又称鼠笼式换热管)、中国专利CN1015901B及CN1023078C中使用的普通套管式换热管、中国专利CN2515637Y提出的带有钉头强化换热元件的套管式换热管、中国专利CN2760486Y、CN201229140Y和CN201229141Y提出的带有纵向翅片强化换热元件的套管式换热管。在目前工业中常用的密相下行式外取热器内，由于换热管排布通常比较紧密(换热管所占横截面积可占外取热器筒体横截面的30～50％)，从进口流入的颗粒不可避免地会对换热管造成冲刷，长期就会造成换热管的冲蚀磨损甚至穿孔失效。尤其当催化剂进口位置位于密相床层料面以上的稀相空间时，这种冲蚀作用更为严重。另一方面，由于密集排布的换热管强化了流化床的壁面效应，限制了颗粒的横向扩散，致使进口侧的热催化剂颗粒很难均匀分散在整个外取热器横截面上。再加上外取热器颗粒出口往往位于催化剂进口一侧，很容易使热颗粒在催化剂进口侧形成短路，造成进口侧附近的换热管取热负荷过大，而远离催化剂进口侧的换热管取热负荷过小。取热负荷大的换热管很可能形成干烧，使局部壁面温度过高，甚至可能超过换热管钢材的受热极限，造成换热管材料失效和爆管泄漏事故。换热管取热负荷不均的另一个危害是可能造成换热管拉裂。由于外取热器底部换热管末端一般都设有导向支架，用以限制换热管的径向位移，起到减振的作用，但这样也限制了换热管之间沿取热器高度方向的相对位移。当换热管取热负荷不均匀时，由于管壁温度不同各换热管的膨胀量将会不同，如果导向支架设计的膨胀余量不够的话，势必会拉伸或压缩个别换热管。情况严重时，很可能在换热管、导向支架的薄弱处形成断裂，甚至造成局部换热管的失效。中国专利CN2760486Y、CN201229140Y和CN201229141Y对目前工业中常用的长翅片换热管进行了改进，通过采用周向螺旋排布的短翅片、设置膨胀缝、采用非均匀宽度的翅片、增设翅基等措施，以解决长翅片换热管上易出现由于应力集中而导致的裂纹，从而达到提高换热管强度和延长换热管使用寿命的目的。中国专利CN2515637Y提出在常用的套管式单元换热管外壁焊接钉形强化换热元件，以改善翅片式换热管在密相流化床中容易出现管壁颗粒滞留层的问题，从而达到提高换热管换热系数的目的。另外，相比片状翅片，使用钉形强化换热元件也减少了换热管上的焊缝长度，从而缓解了换热管壁应力集中开裂的问题。总体上，虽然上述专利均能在一定程度上改善密相下行式外取热器的可靠性，但并不能对有效改善这类外取热器中存在的换热管取热负荷不均所造成的可靠性下降问题，也不能彻底解决换热管的颗粒冲蚀问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是在现有技术的基础上，提出一种颗粒可预分配的催化裂化外取热器，通过实现热催化剂颗粒在外取热器横截面上更为均匀的分布，使各换热管的取热负荷更加均匀。另外，本专利技术还可以从根本上缓解进口颗粒对换热管造成的冲蚀问题。总之，本专利技术所述催化裂化外取热器可以显著提高设备的可靠性并延长其使用寿命。具体实施方案如下：1.一种颗粒可预分配的催化裂化外取热器，所述外取热器(4)包括换热管(6)，催化剂出口(1)，催化剂进口(10)，气体分布器(2)，气体出口(7)，每根换热管(6)具有单独的进水口(8)和出水口(9)，换热管(6)从外取热器(4)的顶部一直延伸至底部，换热管(6)下部浸没在外取热器(4)底部的密相流化床(11)中，其特征在于，外取热器(4)中还包括环形流化床(17)，从催化剂进口(10)进入外取热器(4)的热催化剂颗粒首先经过环形流化床(17)的预分配后，再均匀地流入密相流化床(11)中。2.如权利要求1所述的颗粒可预分配的催化裂化外取热器，其特征在于，热催化剂颗粒经过环形流化床(17)的预分配后，从环形流化床(17)内侧边壁(15)上缘均匀地流入密相流化床(11)中。3.如权利要求1所述的颗粒可预分配的催化裂化外取热器，其特征在于，热催化剂颗粒经过环形流化床(17)的预分配后，从环形流化床(17)内侧边壁(15)上设置的溢流槽口(19)均匀地流入密相流化床(11)中。4.如权利要求2或3所述的颗粒可预分配的催化裂化外取热器，其特征在于，环形流化床(17)内侧边壁(15)顶端不低于催化剂进口(10)上缘，且内外侧均设置有耐磨衬里。5.如权利要求1-4任一项所述的颗粒可预分配的催化裂化外取热器，其特征在于，外取热器(4)催化剂进口(10)上部增设一段比底部密相流化床(11)更大直径的扩大段(16)。6.如权利要求5所述的颗粒可预分配的催化裂化外取热器，其特征在于，扩大段(16)一直延伸至外取热器(4)顶部，或者仅外取热器(4)催化剂进口(10)上部的一段增设扩大段(16)。7.如权利要求1-6任一项所述的颗粒可预分配的催化裂化外取热器，其特征在于：环形流化床(17)底部设置气体分布板(14)或设置气体分布管(18)。8.如权利要求3所述的颗粒可预分配的催化裂化外取热器，其特征在于，溢流槽口(19)面向密相流化床(11)的一侧设有防冲罩(20)。9.如权利要求1-8任一项所述的颗粒可预分配的催化裂化外取热器的应用，热催化剂颗粒通过和换热管(6)的边壁接触冷却后再从外取热器(4)底部的催化剂出口(1)流出，密相流化床(11)的流化气体从底部的气体分布器(2)引入，经过密相流化床(11)后和环形流化床(17)的流化气体混合，从气体出口(7)离开外取热器(4)。10.如权利要求9所述的颗粒可预分配的催化裂化外取热器的应用，其特征在于，密相流化床(11)的表观气本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种颗粒可预分配的催化裂化外取热器，所述外取热器(4)包括换热管(6)，催化剂出口(1)，催化剂进口(10)，气体分布器(2)，气体出口(7)，每根换热管(6)具有单独的进水口(8)和出水口(9)，换热管(6)从外取热器(4)的顶部一直延伸至底部，换热管(6)下部浸没在外取热器(4)底部的密相流化床(11)中，其特征在于，外取热器(4)中还包括环形流化床(17)，从催化剂进口(10)进入外取热器(4)的热催化剂颗粒首先经过环形流化床(17)的预分配后，再均匀地流入密相流化床(11)中。

【技术特征摘要】
1.一种颗粒可预分配的催化裂化外取热器，所述外取热器(4)包括换热管(6)，催化剂出口(1)，催化剂进口(10)，气体分布器(2)，气体出口(7)，每根换热管(6)具有单独的进水口(8)和出水口(9)，换热管(6)从外取热器(4)的顶部一直延伸至底部，换热管(6)下部浸没在外取热器(4)底部的密相流化床(11)中，其特征在于，外取热器(4)中还包括环形流化床(17)，从催化剂进口(10)进入外取热器(4)的热催化剂颗粒首先经过环形流化床(17)的预分配后，从环形流化床(17)内侧边壁(15)上缘或其内侧边壁(15)上设置的溢流槽口(19)均匀地流入密相流化床(11)中。2.如权利要求1所述的颗粒可预分配的催化裂化外取热器，其特征在于，环形流化床(17)内侧边壁(15)顶端不低于催化剂进口(10)上缘，且内外侧均设置有耐磨衬里。3.如权利要求1所述的颗粒可预分配的催化裂化外取热器，其特征在于，外取热器(4)催化剂进口(10)上部增设一段比底部密相流化床(11)更大直径的扩大段(16)。4.如权利要求2所述的颗粒可预分配的催化裂化外取热器，其特征在于，外取热器(4)催化剂进口(10)上部增设一段比底部密相流化床(11)更大直径的扩大段(16)。5.如权利要求3所述的颗粒可预分配的催化裂化外取热器，其特征在于，扩大段(16)一直延伸至外取热器(4)顶部，或者仅外取热器(4)催化剂进口(10)上部的一段增设扩大段(16)。...

【专利技术属性】
技术研发人员：张永民，禹淞元，张新国，姚秀颖，卢春喜，臧泉龙，韩霄，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：