阅读说明：本技术 一种再生器内置式取热器 (Regenerator built-in heat collector ) 是由 杨宏伟 于 2019-02-26 设计创作，主要内容包括：本发明公开了石油化工热交换技术领域一种再生器内置式取热器,由取热管单元、隔离壳体、提升风系统组成,其特征在于：所述隔离壳体和再生器组成一个独立于再生器的腔体,在所述腔体内布置取热管单元和,取热管单元正下方布置提升风系统。采用本发明再生器内置式取热器,和外取热调节再生器温度相比,省去了外取热系统；和内取热相比,热量可调,能大幅降低投资。(The invention discloses a regenerator built-in heat collector in the technical field of petrochemical heat exchange, which consists of a heat collecting pipe unit, an isolation shell and a lifting air system, and is characterized in that: the heat extraction pipe unit is arranged in the cavity, and the lifting air system is arranged under the heat extraction pipe unit. Compared with the temperature of an external heat-removal regulating regenerator, the internal heat-removal device of the regenerator saves an external heat-removal system; compared with internal heat extraction, the heat quantity is adjustable, and the investment can be greatly reduced.)

一种再生器内置式取热器

技术领域

本发明属于石油化工热交换技术领域，具体涉及热交换领域一种热负荷可调的再生器内置式取热器。

背景技术

在石化行业催化裂化装置中，催化剂在反应器和再生器之间循环；失活的催化剂在再生器中烧焦再生，再生后的催化剂返回反应器参与下一轮反应。典型的如重油催化裂化装置。催化剂在再生器中的烧焦反应要放出大量的热量，当该热量超过了催化反应所需要的热量时，就需要把这些热量取走，保证工艺操作的平稳进行。同时，取走的这部分过剩热量发生蒸汽，可以显著降低催化裂化装置的能耗。

常规的再生器取热方式有两种：第一种取热方式是设置外取热器，即再生器的多余热量通过催化剂在再生器与外取热器之间的循环来取走热量，其缺点是要设置大投资的外取热器及调节系统，这种取热方式国内外有许多专利在应用；第二种是再生器内设置内取热管束直接取热，但存在取热管束的取热负荷无法调整的技术问题，因而不能适应工况变化，只能作为辅助取热手段。

本专利提供了这样一种取热型式：在再生器内划分出一个空间，该空间根据需要布置足量取热单元，用提升风来控制通过本取热单元的催化剂量，从而达到取走再生器多余热量、并适应变工况的目的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种再生器热负荷可调控的内置式取热器，以解决现有技术中再生器设置外取热器因而增加投资和运行工作量、设置内取热管束取热负荷无法调整的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种再生器内置式取热器，由取热管单元、隔离壳体、提升风系统组成，其特征在于：所述隔离壳体和再生器组成一个独立于再生器的腔体，在所述腔体内布置取热管单元和，取热管单元正下方布置提升风系统。

本发明一种再生器内置式取热器，其进一步特征在于：所述隔离壳体是一个金属壳体或者以金属为骨架，在金属壳体表面(一侧或双侧)设置隔热耐磨非金属衬里，两翼焊接在再生器器壁上，上下两端通透，与再生器器壁一起给取热单元提供一个独立空间从而实现热负荷可调。所述衬里可以是双层结构，也可以是单层结构。所述隔离壳体左右两翼与再生器外壁连接，所述隔离壳体在实际应用中可以根据取热单元所需空间做成平底U型，凸底U型、凹底U型或者与再生器器壁同圆心的弧形、与再生器器壁对圆心的弧形，或者直接做成弧形，具体形状不做要求，只要满足取热单元布置即可。

本发明一种再生器内置式取热器，其进一步特征在于：所述隔离壳体的长度能完全包括取热管单元在腔体内。

本发明一种再生器内置式取热器，其进一步特征在于：所述取热管单元是套管式取热管结构，每一根套管式取热管为封闭式汽水流通结构，由给水管***一个大管形成的外套管组成，给水管与外套管一起组成汽水混合物套管。

本发明一种再生器内置式取热器，其进一步特征在于：所述外套管下端焊接封头封闭，给水管的出口端面(位于外套管内下端)和外套管不连接，内外管构成一个具有独立的水-汽回路的传热单元；所述取热管单元给水管下口距汽水混合物套管底封头内底的高度为给水管内径的1.0～1.5倍。外套管封头设置限位管，限位管***导向架以维持取热管的位置，导向架焊接在再生器内壁上。外套管的汽水混合物出口与给水口设置在取热单元的同一端。

本发明一种再生器内置式取热器，其进一步特征在于：所述汽水混合物套管分为肋片型式和光管型式，所述光管型式的取热单元的套管外表无任何形式肋片，所述肋片型式的汽水混合物套管外表设置肋片，所述肋片纵向沿取热管轴线方向布置。

本发明一种再生器内置式取热器，其进一步特征在于：所述取热管单元的数量根据取热量确定，可以单排布置，也可以双排或多排布置。

本发明一种再生器内置式取热器，其进一步特征在于：所述提升风系统中心平面与取热管单元最低点的距离为300～2000mm之间。

本发明一种再生器内置式取热器，其进一步特征在于：所述提升风系统为金属管道组件，由提升风引入管、配风管组成，所述引入管横穿再生器外壁与配风管连接；配风管道内布置有喷嘴。喷嘴数量根据取热催化剂循环输送所需的提升风量确定。喷嘴可以单排布置也可以多排布置。喷嘴出口方位与循环催化剂流向相同或成小于90°的夹角。喷嘴出口端沿配风管半径方向固定在配风管上，配风管公称直径φ范围为DN80～DN1000。喷嘴的直径尺寸范围为25～300mm，长度尺寸范围为30～1000mm。配风管可以根据取热单元的布置数量设置一根到10根。

本发明一种再生器内置式取热器，其进一步特征在于：所述取热管单元最外缘距隔离壳体及再生器器壁的距离为45～100mm；相邻两根取热管单元最外缘距离为45～100mm。

本发明用于石油化工行业的催化裂化装置，以及与其工艺过程类似的其它催化裂化装置，例如MTO(甲醇转化制烯烃)装置、HCC(重油直接裂解制烯烃)装置。

本发明一种再生器优点在于：和外取热调节再生器温度相比，省去了外取热系统；和内取热相比，热量可调，能大幅降低投资。以一种小型取热量23256KW的外取热器为例，按现行价格设备本体节约投资71万元，约占外取热器总造价的40％，相应的土建投资、热膨胀补偿投资尚未计入，节约占地6x6平方米。

下面结合附图和

具体实施方式

对本发明作进一步的详细说明，但并不限制本发明的使用范围。

附图说明

图1为本发明一种再生器内置式取热器结构示意图；

图2为本发明图1的A-A剖面图；

图3为本发明一种再生器内置式取热器取热管单元放大示意图；

图4为本发明图1的B-B剖面提升风系统结构示意图；

图5为本发明图4的C-C剖面提升管喷嘴示意图；

图6为本发明图5所示提升风组件喷嘴的两种形式剖面图。

其中所示附图标记为：1-再生器器壁；11-套管式取热单元；22-隔离壳体；33-提升风系统，11-1-给水管；11-2-汽水混合物套管；11-3-限位管，11-4-导向架，11-5-肋片，22-1-隔离壳体的金属骨架；22-2-隔离壳体的高温耐磨衬里，33-1-提升风分配管；33-2-提升风喷嘴，33-3-提升风引入管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

参见附图1、附图2、附图3、附图4、附图5和附图6，本发明的取热器由取热管单元11、隔离壳体22、提升风系统33组成。取热管单元11的基本型式为套管式取热管，取热管单元的数量根据取热量确定，可以单排布置，也可以双排或多排布置。单排布置的取热管单元如附图2所示。套管式取热管(图3)由给水管11-1和绕给水管11-1的外表面设置的汽水混合物套管11-2组成，给水管11-1的外表面与汽水混合物套管11-2的内表面之间形成供水-汽流动的环形空间。给水管1为光管；汽水混合物套管11-2可以为光管，也可以为肋片管，一种可供选择的、横截面为矩形的肋片尺寸为长30mm，宽6～8mm。如图3所示，套管式取热管的给水管11-1的侧端设有入水口A1，给水管11-1的底部设有出水口A2，出水口A2位于汽水混合物套管11-2之内的下部。汽水混合物套管11-2的上部设有汽水混合物出口B，汽水混合物套管11-2的底端部与给水管11-1的外壁之间为封闭式结构。汽水混合物套管11-2的底部设有限位管11-3。使用过程中，水由给水管11-1顶部的入水口A1通入给水管11-1并在给水管11-1内向下流动，再由给水管11-1底部出水口A2流出，进入给水管11-1外表面与汽水混合物套管11-2的内表面之间环形空间向上流动，并吸取放热介质(例如高温催化剂)放出的热量。生成的汽水混合物由汽水混合物套管11-2上部的汽水混合物出口B流出。由以上说明可知，图3所示的套管式取热管为封闭式结构，其自身构成一个具有独立的水—汽回路的传热单元。

上述套管式取热管中的给水管11-1下口距汽水混合物套管11-2底封头内底的高度h1为给水管11-1管径d的1.0～1.5倍。

套管式取热管距壳体22及再生器器壁的净距离为45～100mm；相邻两根套管式取热管之间的距离为45～100mm。(如带肋片，为肋片顶端最小距离)

图1所示的取热器用作催化裂化装置再生器取热的操作过程如下：催化裂化装置再生器的高温催化剂被提升风导引本经取热器取热单元自下而上流过，放热冷却后的催化剂从本取热器上部排入催化裂化装置再生器，从而完成催化剂在取热器中的冷却循环过程。由每根套管式取热管11-1给水管口A1通入水，水经给水管11-1下流至出水口A2进入给水管11-1和套管11-2形成的环形流道，再沿环形流道上升过程中吸取高温催化剂放出的热量而生成汽水混合物；汽水混合物由汽水混合物套管11-2上部的汽水混合物出口B流出。在上述操作过程中，每根套管式取热管各自构成一个具有独立的水—汽回路的传热单元。高温催化剂从催化裂化装置再生器带出的过剩热量，就这样通过套管式取热管产生的汽水混合物被不断地取走。图1所示的取热器，主要是采用了如图3所示的套管式取热管11和提升风系统33。

图4为图1的B-B剖面，表示了提升风系统33的一种布置方式，如果再生器外壁1弧度较小，配风管33-1也可以做成弧形；图5为图4的剖面，意在说明配风管道上的喷嘴布置和连接方式。图6为常用的两种形式喷嘴，其他形式并不影响输送催化剂的效果。配风系统管道直径采用现有管道系列标准为佳，非标准系列也不影响使用效果。推荐两种喷嘴的尺寸如下：当配风管径为DN150时，直径φ1＝34mm，φ2＝10mm，φ3＝14mm，φ4＝34mm；当配风管径为DN80时，φ5＝12mm，φ6＝6mm，长度L1＝20mm，L2＝5mm，L3＝35mm，L4＝10mm。提升风系统与取热单元最低点的净空为300～2000mm之间。配风管可以根据取热单元的布置排数设置一根到10根。

以上结合附图和具体实施方式对本发明进行了详细的说明。本实发明的附图1至附图6中，相同附图标记表示相同的技术特征。在各图中，未注明附图标记的箭头表示水、汽水混合物、流化风、烟气或催化剂的流动方向。

本发明再生器内置式取热器，主要用于石油化工行业的催化裂化装置，以及与其工艺过程类似的其它催化裂化装置，例如MTO(甲醇转化制烯烃)装置、HCC(重油直接裂解制烯烃)装置；还可以应用于具有相似要求的其它热传递场所。本发明中取热管单元可以作为独立的传热元件使用，例如用于与本发明使用外取热器工况类似的换热器中。