阅读说明：本技术 一种热管式外取热器 (Heat pipe type external heat collector ) 是由 杨宏伟 于 2019-02-26 设计创作，主要内容包括：本发明公开了热交换技术领域一种热管式外取热器,包括一个垂直设置的圆筒形壳体,其特征在于：在圆筒形壳体的顶部设立式汽水分离器,所述汽水分离器和取热器壳体通过盲法兰连接；在圆筒形壳体内垂直设置有热管式取热管,所述热管式取热管的蒸发段下方设有导向支架,蒸发段封头设有限位管,限位管插入导向支架的限位孔内以实现热管的下定位；热管式取热管的中间段绝热段固定在立式汽水分离器的盲法兰上,另一端冷凝段伸入立式汽水分离器内。采用本发明的热管外取热器与现有技术相比,解决了取热单元泄露带来的问题,没有操作工作量；简化了取热系统；显著降低了工程投资。(The invention discloses a heat pipe type external heat collector in the technical field of heat exchange, which comprises a vertically arranged cylindrical shell and is characterized in that: the top of the cylindrical shell is provided with a steam-water separator, and the steam-water separator is connected with the shell of the heat collector through a blind flange; a heat pipe type heat taking pipe is vertically arranged in the cylindrical shell, a guide support is arranged below an evaporation section of the heat pipe type heat taking pipe, a limiting pipe is arranged at an end socket of the evaporation section, and the limiting pipe is inserted into a limiting hole of the guide support to realize lower positioning of the heat pipe; the heat insulating section of the middle section of the heat pipe type heat taking pipe is fixed on a blind flange of the vertical steam-water separator, and the condensing section at the other end of the heat pipe type heat taking pipe extends into the vertical steam-water separator. Compared with the prior art, the heat pipe external heat collector solves the problems caused by heat collecting unit leakage, and has no operation workload; the heat taking system is simplified; the engineering investment is obviously reduced.)

一种热管式外取热器

技术领域

本发明属于热交换技术领域，具体涉及一种热管式外取热器。

背景技术

在石油化工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，再生后的催化剂循环回反应器。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，就需要设置外取热器来吸收这部分过剩的热量，保证工艺操作的平稳进行。同时，外取热器也利用这部分过剩热量发生蒸汽，设置外取热蒸汽发生系统成为催化裂化装置中的一项重要节能措施。外取热器由于取热量大、操作灵便，在工业上的应用十分广泛。

现有的外取热器有多种型式，但都是水管式换热器。中国专利ZL201220342676.5公开了一种翅片管外取热器，它包括一个垂直设置的圆筒形壳体，壳体内垂直设置有多根套管式取热管。每一根套管式取热管为封闭式结构，主要由给水管和绕给水管的外表面设置的汽水混合物套管组成。每根套管式取热管是一个独立的传热元件，构成一个具有独立的水-汽回路的传热单元。这种套管式取热管以及采用这种套管式取热管的外取热器虽然形式上一个单元的套管式取热管出了问题，可以通过关闭本取热单元上升管和下降管的阀门切除本取热单元，但仍然无法避免高压水的泄漏。存在的主要问题是：高压水泄露总是实际操作中检测重点。由于管内水压高于再生气压力，假如一个取热管泄露，首先会影响再生器内压力，其次如果处置时间稍长，一个管的泄漏点出水冲击相邻取热单元，从而会导致周围管道泄露，再其次上升管道和下降管道数量众多，布置困难，检修困难，投资较大，增加操作危险和工作量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种热管式外取热器，以解决现有技术中外取热器取热单元容易泄漏引起的各种不利工况及检修困难，投资较大，增加操作危险和工作量的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种热管式外取热器，包括一个垂直设置的圆筒形壳体，其特征在于：在圆筒形壳体的顶部设立式汽水分离器，所述汽水分离器和取热器壳体通过盲法兰连接；在圆筒形壳体内垂直设置有热管式取热管，所述热管式取热管从上到下依次为冷凝段、绝热段和蒸发段；所述热管式取热管的蒸发段下方设有导向支架，蒸发段封头设有限位管，限位管***导向支架的限位孔内以实现热管的下定位；热管式取热管的中间段绝热段固定在立式汽水分离器的盲法兰上，另一端冷凝段伸入立式汽水分离器内。

本发明一种热管式外取热器，其进一步特征在于：所述立式汽水分离器又称汽包。

本发明一种热管式外取热器，其进一步特征在于：在所述圆筒形壳体内垂直设置至少一根热管式取热管，外取热器的取热单元为热管。所述热管式取热管的下方设有导向支架。每根热管式取热管的绝热段固定在立式汽水分离器的盲法兰上，另一端冷凝段通过限位管***导向支架的限位孔内，由导向支架限位，可自由伸缩。

本发明一种热管式外取热器，主体由热管、外取热壳体和立式汽水分离器(汽包)组成。用于取出高温催化剂粉尘热量，常用于石油化工行业的催化裂化装置再生器、DCC装置、HCC(重油直接裂解制烯烃)，煤化工的MTO装置等。基本取热单元为热管，热管式取热管固定在立式汽水分离器的盲法兰上，热管式取热管的冷凝段位于立式汽水分离器内，蒸发段位于外取热壳体的催化剂侧，一根或多根取热热管、外取热壳体及立式汽水分离器共同构成热管式外取热器。

本发明一种热管式外取热器，其进一步特征在于：所述汽水分离器为立式，建议汽水操作压力小于等于4.5MPa的汽水分离器分离原件为缝隙挡板、水下孔板和钢丝网分离器(又称破沫网)，根据实际运行结果，这三种组合的汽水分离效果可以满足中压及以下压力的蒸汽系统。当汽水压力大于4.5MPa时，可增设汽包外部汽水分离元件。

本发明的热管内工作介质可以根据汽水侧工作压力选用相匹配的物质；热管蒸发段外部工作介质为500℃～800℃的粉尘烟气。

本发明一种热管式外取热器，其进一步特征在于：所述热管式取热管距圆筒形壳体器壁的净距离为20～500mm；相邻两根热管式取热管外壁之间的距离为20～500mm。

本发明采用热管作为取热单元，热管所取热量直接传输给立式汽水分离器内的饱和水，省去了大量的上升管和下降管及其大口径高中压阀门，使现有外取热器框架至少降低10m，从而大幅降低了投资；同时即使一根热管发生泄露，由于水汽和催化剂侧相互隔离，对再生器和相邻热管无任何影响，不需要人工干预，也对整台外取热器的运行无影响，只需检修时更换失效的热管即可。

本发明所述热管式取热器主要用于石油化工行业的催化裂化装置的再生器，以及与其工艺过程类似的其它催化裂化装置再生器，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粉状高温物料热传递场所。

本发明的热管外取热器与现有技术相比，具有如下的显著有益效果：

1.解决了取热单元泄露带来的问题，没有操作工作量，；

2.简化了取热系统；

3.显著降低了工程投资。

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为本发明一种热管式外取热器的热管取热单元结构示意图；

图2为本发明一种热管式外取热器的结构示意图；

图3为本发明图2的A-A剖面示意图。

其中所示附图标记为：101-热管取热单元，101-1-导向支架，101-2-限位管，101-3-热管冷凝段，101-4-热管绝热段，101-5-热管蒸发段，101-6-热管吸液芯，101-7-热管外壳，2-流化风分布器，3-热催化剂入口，4-冷催化剂出口，5-脱气口。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明,图中的箭头方向为该处相应介质流向：

图1、图2和图3是本发明的热管取热单元及热管式外取热器示意图。它包括一个垂直设置的圆筒形壳体202，壳体202的顶部设立式汽水分离器(又称汽包)201。汽水分离器201和取热器壳体202盲法兰203连接。壳体202内垂直热管101，热管101的下方设有导向支架101-1。热管式取热管101采用如图1所示型式，热管式取热管的外壳101-7为金属材料，在使用状态下，按照传热特性分为放热的上部冷凝段101-3，不传热仅做定位用的绝热段101-4和吸热的下部蒸发段101-5，内壁设置吸液芯101-6，蒸发段101-5的下端封头设有限位管101-2，热管取热管下面设置导向支架101-1.导向支架101-1焊接在外取热器器壁202上。

热管式取热管101在取热器壳体202中至少设置一根。每根热管式取热管101的一端固定在201下部盲法兰203上，另一端将限位管101-2***导向支架101-1的限位孔内，由导向支架101-1限位，可自由伸缩。壳体202上设有催化剂进口3、催化剂出口4和脱气口5，壳体202内的下部、导向支架1的下方设有流化风分布器2。壳体202的内壁有耐高温的隔热耐磨衬里。

热管式取热管距壳体202器壁的净距离S1为30～500mm；相邻两根热管式取热管之间的净距离S2为30～500mm。

图2所示的热管式外取热器用作重油催化裂化装置(简称催化裂化装置)外取热器的操作过程如下：从催化裂化装置再生器来的高温催化剂从催化剂进口管3进入外取热器，在外取热器内形成一段密相催化剂床层。流化空气通过流化风分布器6进入催化剂床层，使催化剂处于流化状态，以增强高温催化剂对热管式取热管101的放热作用。放热冷却后的催化剂通过催化剂出口管4排入催化裂化装置再生器，从而完成催化剂在外取热器中的冷却循环过程。流化催化剂中所夹带的烟气经脱气口5排回再生器中。每根热管1的蒸发段101-5吸收催化剂放出的热量，蒸发管内工质形成蒸汽，蒸汽由热管腔体空间向上过绝热段101-4流到冷凝段101-3把热量传递给汽包内的水，自身冷却成液体沿吸液芯101-6重新返回热管的吸热端101-5，开始下一个传热循环。高温催化剂从催化裂化装置再生器带出的过剩热量，就这样通过热管式取热管101被不断地取走。图2所示的外取热器，主要是采用了如图1所示的热管式取热管101。图2所示外取热器其余结构和用于催化裂化装置的取热操作过程，与现有的设置套管式取热管的外取热器基本相同。

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。本发明图1至图3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。

本发明的外取热器，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粉状高温物料热传递场所。