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一种应用于入口流体的立式多入口急冷换热器的制作方法

专利查询2022-5-9  108

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1.本实用新型涉及换热器技术领域,具体为一种应用于入口流体的立式多入口急冷换热器。


背景技术:

2.急冷换热器是指一种》乙烯裂解装置中工艺性非常强的关键设备。急冷换热器主要承担两个任务:其一是将800℃左右的高温裂解气迅速冷却至二次反应温度以下,减少烯烃损失;其二是尽可能多地回收裂解气的高位热能,产生12.0mpa左右的高压蒸汽。急冷换热器的气体侧由进口分配器换热管及出口联箱三大部件组成.裂解气体通过进口分配器一路减速(一般《10米/秒)扩压,使气体的动能尽量转变成静压,这样可以减小各换热管入口处由于气体流速过高而不均匀以及入口气流冲角不等而造成气体进入换热管的流量分配不均匀性.分配器应该把气体均匀地分配到各个换热管中.一般,流量的最大可能偏差应低于
±
10%,同时尽量减少气体在分配器内的停留时间,并避免出现死滞旋涡区,以抑制裂解气的二次反应,保证乙烯产品的收益。
3.1、现有技术中,立式多入口急冷换热器在使用过程中常面临入口流体分布不均匀的问题,导致各个换热支路内流体分布不同,热交换状态及效率均会受到不同的影响,进而导致换热器换热效果的降低;
4.2、现有技术中,急冷换热器内常会设置各类通水管路,这些管路路径中常会产生水垢,常见的急冷换热器内通水管路与排污管道的连接路径较长,长期使用过程中容易堆积水垢,影响设备正常运作;
5.3、现有技术中,急冷换热器的入料端作为首先接触裂解气体的部分,其两端温差较大,且长期收高压气体冲击,容易发生损耗,常见的换热器该部分直接与下部封头固定,替换维护不方便,增加了设备检修时间,设备检修过程中需要长时间停运,经济损失较大。


技术实现要素:

6.针对现有技术的不足,本实用新型提供了一种应用于入口流体的立式多入口急冷换热器,以解决上述背景技术中提出的问题。
7.为实现上述目的,本实用新型提供如下技术方案:一种应用于入口流体的立式多入口急冷换热器,包括下部封头、集流管、下水联箱、围壳和转接管,所述下部封头的上端设置有集流管,所述集流管的两端设置有连接管,所述集流管的上端设置有围壳,所述围壳的上端同样设置有集流管,且所述围壳上下两侧的集流管通过连接管分别固定连接有上水联箱和下水联箱,所述围壳的内部设置有外管,所述外管的内部设置有内管,所述围壳上方设置有出料管,所述下部封头的下方设置有转接管;
8.所述下部封头的内部设置有定向块,所述定向块的下方设置有导气空腔,所述导气空腔的内部设置有球形喷头,所述球形喷头的下端固定连接有中继管,所述中继管的内部均匀开设有外导气管,所述外导气管之间设置有内导气管,所述内导气管的中部串接有
减速空腔,所述外导气管和内导气管延伸至球形喷头上表面形成喷口,所述中继管的下端固定连接有转接母法兰;
9.所述转接管的上端固定连接有转接子法兰,所述转接子法兰的上表面开设有卡槽,所述卡槽的内部设置有扩撑头,所述转接管的下端固定连接有下连接法兰,转接管的内部开设有裂解气入口,所述裂解气入口的内壁设置有外导流板,所述外导流板的内部设置有内导流板,所述内导流板的内部设置有分流锥。
10.进一步的,所述内管延伸至定向块内部并在定向块内偏转形成支路进气口,所述定向块下壁为球形弧面,所述球形喷头的球心与定向块下表面球心相同,所述喷口在球形喷头上半部呈放射状设置并与支路进气口一一对应,且相互对应的喷口和支路进气口处于同一半径延长线上。
11.进一步的,所述导气空腔密封设置,且导气空腔的侧壁使用耐压耐腐蚀材料,所述导气空腔内设置压力传感器,实现对导气空腔内气体压力的检测。
12.进一步的,所述减速空腔横截面呈扇形,其横截面积大于内导气管横截面积,以实现对内导气管内的气体进行减速的作用。
13.进一步的,所述连接管呈环状套接在集流管安装部分外侧,其内部设置与下水联箱和上水联箱连通的排污管道,实现最短的集流管与排污管道连接路径。
14.进一步的,所述转接母法兰的下表面设置有突起,其突起形状、横截面大小及螺纹的设置位置及形状与转接子法兰及卡槽一致。
15.进一步的,所述外导流板贴附在裂解气入口的内壁上,所述分流锥、内导流板及外导流板的下端均呈尖锐状,且上端连通,并在转接管上端形成圆形孔洞,所述扩撑头设置在圆形孔洞内。
16.进一步的,所述扩撑头在转接管内呈十字型排列,且每一边排列有两个,所述外导气管和内导气管在转接母法兰下表面的开口与扩撑头一一对应,所述扩撑头使用具有一定弹性的耐磨耐腐蚀材料,其顶端收束,且上半部卡接在对应的外导气管和内导气管内部并与之内壁紧密贴合。
17.进一步的,所述出料管的上端设置有上连接法兰,通过上连接法兰与出气管路的适配和连接实现换热后气体的导出,通过下连接法兰与入料管路的适配和连接实现气体的输入。
18.与现有技术相比,本实用新型提供了一种应用于入口流体的立式多入口急冷换热器,具备以下有益效果:
19.1、该应用于入口流体的立式多入口急冷换热器,在设备运转初期,通过设置减速空腔对气体流速较快的内导气管内气体进行减速,使其气体流量降低至于外导气管相同的水平,进而保证该时间段各入口处流体分布的均匀,在设备运转一定时间后,通过设置导气空腔积蓄裂解气体,并形成高压环境,进而使裂解气体在压力作用下均匀涌入直径相同的各个支路进气口内,从而保证在各个工作时段,不同的入口处裂解气体分布的均匀,进而提高换热器工作效果。
20.2、该应用于入口流体的立式多入口急冷换热器,通过设置连接管环绕设置在装有集流管的部位外侧,将集流管与下水联箱和上水联箱直接连通,大幅度缩减集流管至下水联箱和上水联箱内排污管道间的距离,减少水流在管路内的停留时间,从而减少水垢在设
备内的沉积,从而降低水垢对设备内部的腐蚀。
21.3、该应用于入口流体的立式多入口急冷换热器,通过设置转接管作为设备工作状态下首先接触裂解气体的结构,同时兼顾对裂解气体进行分流的功能,将设备运行中的主要损耗集中在一个独立分件内,当设备发生损耗时,转接管作为主要损耗部位,其两端利用转接子法兰和下连接法兰串联在换热过程中,替换方便,减少了对设备主体进行拆装的必要性,从而简化了对设备进行维护的步骤,缩短维护时间,减少因损耗带来的经济损失。
附图说明
22.图1为本实用新型提出的一种应用于入口流体的立式多入口急冷换热器的结构示意图;
23.图2为本实用新型提出的一种应用于入口流体的立式多入口急冷换热器的下部封头结构示意图;
24.图3为本实用新型提出的一种应用于入口流体的立式多入口急冷换热器的球形喷头结构俯视图;
25.图4为本实用新型提出的一种应用于入口流体的立式多入口急冷换热器的转接管结构示意图;
26.图5为本实用新型提出的一种应用于入口流体的立式多入口急冷换热器的裂解气入口结构仰视图。
27.图中:1、下部封头;101、定向块;102、导气空腔;103、球形喷头;104、中继管;105、外导气管;106、内导气管;107、减速空腔;108、喷口;109、转接母法兰;2、集流管;3、连接管;4、下水联箱;5、围壳;6、外管;7、内管;701、支路进气口;8、上水联箱;9、出料管;901、上连接法兰;10、转接管;1001、转接子法兰;1002、卡槽;1003、扩撑头;1004、下连接法兰;1005、裂解气入口;1006、分流锥;1007、内导流板;1008、外导流板。
具体实施方式
28.下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。
29.请参阅图1-5,一种应用于入口流体的立式多入口急冷换热器,包括下部封头1、集流管2、下水联箱4、围壳5和转接管10,所述下部封头1的上端设置有集流管2,所述集流管2的两端设置有连接管3,所述集流管2的上端设置有围壳5,所述围壳5的上端同样设置有集流管2,且所述围壳5上下两侧的集流管2通过连接管3分别固定连接有上水联箱8和下水联箱4,所述围壳5的内部设置有外管6,所述外管6的内部设置有内管7,所述围壳5上方设置有出料管9,所述下部封头1的下方设置有转接管10,所述下部封头1的内部设置有定向块101,所述定向块101的下方设置有导气空腔102,所述导气空腔102的内部设置有球形喷头103,所述球形喷头103的下端固定连接有中继管104,所述中继管104的内部均匀开设有外导气管105,所述外导气管105之间设置有内导气管106,所述内导气管106的中部串接有减速空腔107,所述外导气管105和内导气管106延伸至球形喷头103上表面形成喷口108,所述中继
管104的下端固定连接有转接母法兰109。
30.所述转接管10的上端固定连接有转接子法兰1001,所述转接子法兰1001的上表面开设有卡槽1002,所述卡槽1002的内部设置有扩撑头1003,所述转接管10的下端固定连接有下连接法兰1004,转接管10的内部开设有裂解气入口1005,所述裂解气入口1005的内壁设置有外导流板1008,所述外导流板1008的内部设置有内导流板1007,所述内导流板1007的内部设置有分流锥1006。
31.其中,所述内管7延伸至定向块101内部并在定向块101内偏转形成支路进气口701,所述定向块101下壁为球形弧面,所述球形喷头103的球心与定向块101下表面球心相同,所述喷口108在球形喷头103上半部呈放射状设置并与支路进气口701一一对应,且相互对应的喷口108和支路进气口701处于同一半径延长线上,球形喷头103接收的裂解气体通过各个喷口108呈放射状喷出,而各个支路进气口701与喷口108一一对应,直接接收气体并导入内管7参与后续换热工作,增强进气管路与换热管路之间的连通性,减少气体在由进气管路进入换热管路时的损失。
32.其中,所述导气空腔102密封设置,且导气空腔102的侧壁使用耐压耐腐蚀材料,所述导气空腔102内设置压力传感器,实现对导气空腔102内气体压力的检测,裂解气体在由喷口108喷出并进入支路进气口701时,其气流压力必然会发生降低,导致部分气体滞留在导气空腔102内,工作一定时间后,堆积至一定量的裂解气体形成稳定的压力环境,有助于保证各个支路进气口701接收的气体流量的一致性,当设备内部出现部分内管7故障时,导气空腔102内的压力环境随之发生变化,通过压力传感器的检测,可以实时获得压力变化数据,进而判定设备是否发生故障,本实施方案中提到的压力传感器为现有的化工行业常用传感器设备,其结构及原理均为现有成熟技术,此处不再赘述。
33.其中,所述减速空腔107横截面呈扇形,其横截面积大于内导气管106横截面积,以实现对内导气管106内的气体进行减速的作用,在设备运转初期,导气空腔102内裂解气体含量较低时,裂解气体在通过内导气管106和外导气管105到达喷口108并进入对应的支路进气口701的过程中,外导气管105内的气体移动路径长于内导气管106内气体的移动路径,在长距离输送过程中必然导致外导气管105内的气体压力低于内导气管106内的气体压力,进而导致外导气管105内的气体流量低于内导气管106内的气体流量,通过减速空腔107的设置,对内导气管106内气体的压力进行缓冲,以减缓内导气管106内气体流量从而使该路径内气体流量与外导气管105所在路径内气体流量相当,进而保证设备运转初期流体分布的均匀。
34.其中,所述连接管3呈环状套接在集流管2安装部分外侧,其内部设置与下水联箱4和上水联箱8连通的排污管道,实现最短的集流管2与排污管道连接路径,集流管2作为长期通入水流的结构件,其与排污管道之间的路径长短往往决定了其内部形成的水垢堆积量和水垢的排出效率,连接管3直接嵌套在集流管2安装部位外侧并直接与下水联箱4和上水联箱8连通,使集流管2与排污管道的路径达到最短,从而减少水垢堆积,防止水垢对设备内部造成腐蚀,减少设备损耗。
35.其中,所述转接母法兰109的下表面设置有突起,其突起形状、横截面大小及螺纹的设置位置及形状与转接子法兰1001及卡槽1002一致,转接母法兰109和转接子法兰1001相互适配,对转接管10及下部封头1起连接作用,利用转接母法兰109下表面的突起与卡槽
1002的卡接增强连接处的气密性,保证转接管10内分流的气体可以在无损失的状态下进入下部封头1内的各个管道中。
36.其中,所述外导流板1008贴附在裂解气入口1005的内壁上,所述分流锥1006、内导流板1007及外导流板1008的下端均呈尖锐状,且上端连通,并在转接管10上端形成圆形孔洞,所述扩撑头1003设置在圆形孔洞内,分流锥1006、内导流板1007及外导流板1008对裂解气入口1005进入的裂解气进行分流,使其进入与下部封头1内各管路向对应的路径中,同时对气体其增压作用,保证气体可以正常通过下部封头1进入内管7中参与换热。
37.其中,所述扩撑头1003在转接管10内呈十字型排列,且每一边排列有两个,所述外导气管105和内导气管106在转接母法兰109下表面的开口与扩撑头1003一一对应,所述扩撑头1003使用具有一定弹性的耐磨耐腐蚀材料,其顶端收束,且上半部卡接在对应的外导气管105和内导气管106内部并与之内壁紧密贴合,十字型排布的扩撑头1003保证转接管10内气体在分流过程中可以均匀分布,进而保证喷口108处喷出的气体分布均匀,进而提高流体的换热效果,同时扩撑头1003顶端收束,提高转接管10在安装时的流畅性,其上半部卡接在对应的外导气管105和内导气管106内部并与之内壁紧密贴合,保证转接管10与下部封头1连接的密封性。
38.其中,所述出料管9的上端设置有上连接法兰901,通过上连接法兰901与出气管路的适配和连接实现换热后气体的导出,通过下连接法兰1004与入料管路的适配和连接实现气体的输入,通过上连接法兰901和下连接法兰1004将装置与整体加工管道串联,转接管10作为工作过程中首先接触裂解气体的结构损耗较大,其通过转接子法兰1001和下连接法兰1004串联在换热器设备与流体运行管路之间,实现对高损耗部分的局部替换,简化设备整体的检修工序。
39.在使用时,将上连接法兰901与出气管路连通,转接管10利用转接子法兰1001连接在转接母法兰109下方,并使扩撑头1003的上端插入外导气管105和内导气管106的内部,将下连接法兰1004与进气管路连通,完成整个设备的组装,通过设置转接管10将输入的裂解气体分流,以对应不同的支路进气口701,在设备运转初期,减速空腔107对气体流速较快的内导气管106内气体进行减速,使其气体流量降低至于外导气管105相同的水平,进而保证该时间段各入口处流体分布的均匀,在设备运转过程中,导气空腔102内逐步充满裂解气体,此时外导气管105和内导气管106不断送入裂解气体,提高导气空腔102内气体压强,裂解气体在气压作用下均匀的从各个支路进气口701排出并进入内管7内参与换热,进入内管7的裂解气体在换热后通过上方的出料管9送出,换热过程中使用的冷凝液体通过下水联箱4和上水联箱8送入和送出。
40.综上所述,该应用于入口流体的立式多入口急冷换热器,在设备运转初期,通过设置减速空腔107对气体流速较快的内导气管106内气体进行减速,使其气体流量降低至于外导气管105相同的水平,进而保证该时间段各入口处流体分布的均匀,在设备运转一定时间后,通过设置导气空腔102积蓄裂解气体,并形成高压环境,进而使裂解气体在压力作用下均匀涌入直径相同的各个支路进气口701内,从而保证在各个工作时段,不同的入口处裂解气体分布的均匀,进而提高换热器工作效果;通过设置连接管3环绕设置在装有集流管2的部位外侧,将集流管2与下水联箱4和上水联箱8直接连通,大幅度缩减集流管2至下水联箱4和上水联箱8内排污管道间的距离,减少水流在管路内的停留时间,从而减少水垢在设备内
的沉积,从而降低水垢对设备内部的腐蚀;通过设置转接管10作为设备工作状态下首先接触裂解气体的结构,同时兼顾对裂解气体进行分流的功能,将设备运行中的主要损耗集中在一个独立分件内,当设备发生损耗时,转接管10作为主要损耗部位,其两端利用转接子法兰1001和下连接法兰1004串联在换热过程中,替换方便,减少了对设备主体进行拆装的必要性,从而简化了对设备进行维护的步骤,缩短维护时间,减少因损耗带来的经济损失。
41.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

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