本實用新型涉及甲醇制烯烴工藝技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種取熱裝置。

背景技術(shù)：

甲醇制烯烴技術(shù)(MTO)是煤制烯烴產(chǎn)業(yè)鏈中的關(guān)鍵步驟，其工藝流程主要為：在合適的操作條件下，以甲醇為原料選取適宜的催化劑(ZSM-5沸石催化劑、SAPO-34分子篩等)，在固定床或流化床反應(yīng)器中通過甲醇脫水制取低碳烯烴。

在上述甲醇制烯烴技術(shù)的工藝過程中，甲醇和催化劑在反應(yīng)器中反應(yīng)放出大量熱量，同時催化劑不斷結(jié)焦。當(dāng)催化劑的結(jié)焦量大于7.5％時，催化劑失活，失活后的催化劑不能滿足反應(yīng)條件。此時，需要將生焦的催化劑送入再生器進行燒焦處理，再返回反應(yīng)器參加反應(yīng)，從而達到催化劑在反應(yīng)器和再生器中循環(huán)利用，而在催化劑燒焦處理時也會放出大量熱量。因此，上述反應(yīng)強放熱和再生催化劑燒焦放熱產(chǎn)生的熱量遠遠超過了原料反應(yīng)所需的熱量，為了保持系統(tǒng)的熱量平衡，需要借助外界取熱裝置將多余的熱量進行回收利用。

在現(xiàn)有技術(shù)中，由于取熱負荷調(diào)節(jié)靈活、調(diào)節(jié)范圍廣、運行更加可靠，安裝在反應(yīng)器和再生器上的外取熱器得到廣泛的應(yīng)用，在反應(yīng)再生系統(tǒng)熱量平衡中扮演起重要角色。圖1示出了普通MTO下行式外取熱器的一種典型型式。如圖1所示，外取熱器包括殼體1以及設(shè)置在殼體1中的換熱管2。殼體1的上部具有催化劑進口3、下部具有催化劑出口4。換熱管2由上至下包括光管管段和換熱管段。換熱管2的下方設(shè)置有流化風(fēng)分布器5。反應(yīng)器或再生器中出來的溫度較高的催化劑從催化劑進口3進入殼體1內(nèi)，該催化劑與換熱管2的光管管段接觸后再經(jīng)換熱管段換熱，換熱后的溫度較低的催化劑由催化劑出口4流出并返回至反應(yīng)器或再生器。換熱管2為套管結(jié)構(gòu)，液體水從換熱管2頂端的進口進入內(nèi)套管中，然后自下而上進入內(nèi)套管與外套管間的環(huán)隙，當(dāng)液體水汽化吸熱后從換熱管2頂端的出口流出。此外，流化風(fēng)從流化風(fēng)分布器5吹出，以維持流化床流動，從而使換熱更加充分。在上述過程中，從催化劑進口3流入的熱催化劑顆粒會沖刷換熱管2的光管管段，長期會造成換熱管2的沖蝕磨損，甚至造成換熱管2破損泄漏。如果換熱管2的光管管段處于流化床稀相區(qū)，由于催化劑在稀相區(qū)流動形式復(fù)雜，光管管段的磨損會更加嚴(yán)重。

目前，國內(nèi)用于解決外取熱器的換熱管管束磨損的方法有限，催化劑進口處添加防沖蝕板被視為最為有效的辦法。但實踐證明，防沖蝕板有可能增大催化劑在換熱管管束處產(chǎn)生節(jié)流的風(fēng)險，使得催化劑容易在換熱管與防沖蝕板的焊接搭接處發(fā)生渦流，加大了換熱管的磨損。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的主要目的在于提供一種取熱裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的取熱裝置的換熱管容易沖蝕磨損的問題。

為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供了一種取熱裝置，包括：殼體，具有催化劑進口；一根或多根換熱管，設(shè)置在殼體內(nèi)；取熱裝置還包括防磨結(jié)構(gòu)，防磨結(jié)構(gòu)設(shè)置在至少一根換熱管的管壁上，且對應(yīng)催化劑進口設(shè)置。

進一步地，催化劑進口沿催化劑流動方向在換熱管上的投影全部位于防磨結(jié)構(gòu)上。

進一步地，取熱裝置還包括設(shè)置在殼體上的催化劑進管，催化劑進管的第一端通過連通口與殼體連通，催化劑進管的第二端的管口形成催化劑進口。

進一步地，換熱管為多根，多根換熱管均勻分布在殼體內(nèi)，在多根換熱管中，靠近催化劑進口的換熱管上設(shè)置有防磨結(jié)構(gòu)。

進一步地，防磨結(jié)構(gòu)包裹換熱管的周向外表面。

進一步地，換熱管由上至下依次包括光管管段和換熱管段，防磨結(jié)構(gòu)位于光管管段上。

進一步地，防磨結(jié)構(gòu)包括：錨固結(jié)構(gòu)，固定在光管管段的外表面上；耐磨層，設(shè)置在光管管段的外表面上，并且錨固結(jié)構(gòu)的至少部分嵌入至耐磨層內(nèi)。

進一步地，耐磨層由添加有鋼纖維的耐磨材料制成。

進一步地，錨固結(jié)構(gòu)為Y型錨固釘、V型錨固釘或圓環(huán)型錨固釘。

進一步地，錨固結(jié)構(gòu)通過焊接固定在光管管段的外表面上。

應(yīng)用本實用新型的技術(shù)方案，在至少一根換熱管對應(yīng)催化劑進口的管壁上設(shè)置防磨結(jié)構(gòu)。從催化劑進口流入的高溫催化劑會先與防磨結(jié)構(gòu)接觸，這樣就避免了換熱管受到高溫催化劑的沖蝕磨損，對換熱管起到保護作用。

附圖說明

構(gòu)成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，并不構(gòu)成對本實用新型的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)的外取熱器的剖視示意圖；

圖2示出了根據(jù)本實用新型的取熱裝置的實施例一的縱向剖視示意圖；

圖3示出了圖2的取熱裝置的橫向剖視示意圖；

圖4示出了圖2的取熱裝置的防磨結(jié)構(gòu)的剖視示意圖；以及

圖5示出了根據(jù)本實用新型的取熱裝置的實施例二的防磨結(jié)構(gòu)的剖視示意圖。

其中，上述附圖包括以下附圖標(biāo)記：

1、殼體；2、換熱管；3、催化劑進口；4、催化劑出口；5、流化風(fēng)分布器；10、殼體；11、催化劑進口；12、催化劑進管；13、催化劑出口；20、換熱管；21、光管管段；22、換熱管段；30、防磨結(jié)構(gòu)；31、錨固結(jié)構(gòu)；32、耐磨層；40、流化風(fēng)分布器。

具體實施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細說明本實用新型。

下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。以下對至少一個示例性實施例的描述實際上僅僅是說明性的，決不作為對本實用新型及其應(yīng)用或使用的任何限制?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

需要注意的是，這里所使用的術(shù)語僅是為了描述具體實施方式，而非意圖限制根據(jù)本申請的示例性實施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數(shù)形式也意圖包括復(fù)數(shù)形式，此外，還應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)在本說明書中使用術(shù)語“包含”和/或“包括”時，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。

除非另外具體說明，否則在這些實施例中闡述的部件和步驟的相對布置、數(shù)字表達式和數(shù)值不限制本實用新型的范圍。同時，應(yīng)當(dāng)明白，為了便于描述，附圖中所示出的各個部分的尺寸并不是按照實際的比例關(guān)系繪制的。對于相關(guān)領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的技術(shù)、方法和設(shè)備可能不作詳細討論，但在適當(dāng)情況下，所述技術(shù)、方法和設(shè)備應(yīng)當(dāng)被視為授權(quán)說明書的一部分。在這里示出和討論的所有示例中，任何具體值應(yīng)被解釋為僅僅是示例性的，而不是作為限制。因此，示例性實施例的其它示例可以具有不同的值。應(yīng)注意到：相似的標(biāo)號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步討論。

在本實用新型的描述中，需要理解的是，方位詞如“前、后、上、下、左、右”、“橫向、豎向、垂直、水平”和“頂、底”等所指示的方位或位置關(guān)系通常是基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，在未作相反說明的情況下，這些方位詞并不指示和暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位或者以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本實用新型保護范圍的限制；方位詞“內(nèi)、外”是指相對于各部件本身的輪廓的內(nèi)外。

為了便于描述，在這里可以使用空間相對術(shù)語，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用來描述如在圖中所示的一個器件或特征與其他器件或特征的空間位置關(guān)系。應(yīng)當(dāng)理解的是，空間相對術(shù)語旨在包含除了器件在圖中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附圖中的器件被倒置，則描述為“在其他器件或構(gòu)造上方”或“在其他器件或構(gòu)造之上”的器件之后將被定位為“在其他器件或構(gòu)造下方”或“在其他器件或構(gòu)造之下”。因而，示例性術(shù)語“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”兩種方位。該器件也可以其他不同方式定位(旋轉(zhuǎn)90度或處于其他方位)，并且對這里所使用的空間相對描述作出相應(yīng)解釋。

此外，需要說明的是，使用“第一”、“第二”等詞語來限定零部件，僅僅是為了便于對相應(yīng)零部件進行區(qū)別，如沒有另行聲明，上述詞語并沒有特殊含義，因此不能理解為對本實用新型保護范圍的限制。

如圖2和圖3所示，實施例一的取熱裝置包括殼體10、多根換熱管20以及防磨結(jié)構(gòu)30。其中，殼體10具有催化劑進口11。多根換熱管20設(shè)置在殼體10內(nèi)。防磨結(jié)構(gòu)30設(shè)置在至少一根換熱管20的管壁上，且對應(yīng)催化劑進口11設(shè)置。

應(yīng)用本實施例的取熱裝置，在至少一根換熱管20對應(yīng)催化劑進口11的管壁上設(shè)置防磨結(jié)構(gòu)30。從催化劑進口11流入的高溫催化劑會先與防磨結(jié)構(gòu)30接觸，這樣就避免了換熱管20受到高溫催化劑的沖蝕磨損，對換熱管20起到保護作用。

需要說明的是，在本實施例中，換熱管20為設(shè)置在殼體10內(nèi)的多根，當(dāng)然，換熱管20的數(shù)量不限于此，在圖中未示出的其他實施方式中，換熱管可以僅為一根，該換熱管對應(yīng)催化劑進口的部位的外表面上設(shè)置有防磨結(jié)構(gòu)。

如圖2所示，在實施例一的取熱裝置中，取熱裝置還包括設(shè)置在殼體10上的催化劑進管12。催化劑進管12的第一端通過連通口與殼體10連通，催化劑進管12的第二端的管口形成催化劑進口11。在本實施例中，催化劑進管12向上傾斜設(shè)置。催化劑進口11沿催化劑流動方向在換熱管20上的投影全部位于防磨結(jié)構(gòu)30上。上述催化劑流動方向為催化劑進管12的軸向方向。也就是說，防磨結(jié)構(gòu)30的下邊沿應(yīng)低于催化劑進管12的正下方的側(cè)壁的延長線與換熱管20的交點，防磨結(jié)構(gòu)30的上邊沿應(yīng)高于催化劑進管12的正上方的側(cè)壁的延長線與換熱管20的交點。上述結(jié)構(gòu)可以使從催化劑進口11流入的高溫催化劑盡量多地直接與防磨結(jié)構(gòu)30配合，對換熱管20的保護效果更好。

需要說明的是，催化劑進口11的設(shè)置方式不限于此，在圖中未示出的實施方式中，催化劑進口可以不通過催化劑進管直接設(shè)置在殼體的周向側(cè)壁上，催化劑進口沿催化劑流動方向在換熱管上的投影全部位于防磨結(jié)構(gòu)上，此時，催化劑流動方向可以為殼體的徑向方向，也可以相對于殼體的徑向方向向下傾斜一點角度。

如圖3所示，在實施例一的取熱裝置中，換熱管20為多根。多根換熱管20均勻分布在殼體10內(nèi)。具體地，在本實施例中，換熱管20為11根，各換熱管20沿殼體10的軸向方向延伸。其中，11根換熱管20設(shè)置成內(nèi)外兩圈，8根換熱管20沿殼體10的周向方向間隔設(shè)置在外圈，3根換熱管20沿殼體10的周向方向間隔設(shè)置在內(nèi)圈。在上述換熱管20中，靠近催化劑進口11的換熱管20上設(shè)置有防磨結(jié)構(gòu)30。在本實施例中，位于外圈的靠近催化劑進口11的3根換熱管20上設(shè)置有防磨結(jié)構(gòu)30，位于內(nèi)圈的靠近催化劑進口11的1根換熱管20上設(shè)置有防磨結(jié)構(gòu)30。

如圖2和圖3所示，在實施例一的取熱裝置中，防磨結(jié)構(gòu)30包裹換熱管20的周向外表面。上述結(jié)構(gòu)可以增加防磨結(jié)構(gòu)30與換熱管20之間的接觸面積，使防磨結(jié)構(gòu)30與換熱管20之間連接更加牢固。當(dāng)然，防磨結(jié)構(gòu)30的設(shè)置方式不限于此，在圖中未示出的其他實施方式中，防磨結(jié)構(gòu)可以僅設(shè)置在換熱管朝向催化劑進口的外表面上。

如圖2所示，在實施例一的取熱裝置中，換熱管20由上至下依次包括光管管段21和換熱管段22。防磨結(jié)構(gòu)30位于光管管段21上。催化劑進口11位于殼體10的上部，殼體10的下部還設(shè)置有催化劑出口13。換熱管20的下方設(shè)置有流化風(fēng)分布器40。一方面，反應(yīng)器或再生器中出來的溫度較高的催化劑從催化劑出口13進入殼體10內(nèi)，該催化劑與換熱管20的光管管段21的防磨結(jié)構(gòu)30接觸后再經(jīng)換熱管段22換熱。為了提高換熱效果，上述換熱管段22設(shè)置成肋片管或釘頭管。換熱后的溫度較低的催化劑由催化劑出口13流出并返回至反應(yīng)器或再生器。另一方面，換熱管20為套管結(jié)構(gòu)，其具體分為內(nèi)套管和外套管。液體水從換熱管20頂端的進口進入內(nèi)套管中，然后自下而上進入內(nèi)套管與外套管間的環(huán)隙，當(dāng)液體水汽化吸熱后從換熱管20頂端的出口流出。在上述過程中，流化風(fēng)從流化風(fēng)分布器40吹出，以維持流化床流動，從而使催化劑與換熱管20換熱更加充分。

如圖1所示，在現(xiàn)有技術(shù)中，催化劑進口3和催化劑出口4位于殼體1的同一側(cè)，這樣容易使催化劑在殼體1內(nèi)形成偏流，催化劑分布不均勻，并且使偏流側(cè)(催化劑量較多的靠近催化劑進口的一側(cè))的換熱管2取熱負荷大，取熱負荷大的換熱管2容易形成干燒，從而導(dǎo)致?lián)Q熱管2局部溫度過高，產(chǎn)生點腐蝕，過高的溫度還可能超過換熱管2的材質(zhì)極限，易導(dǎo)致?lián)Q熱管2失效或者爆裂。

如圖2和圖3所示，在實施例一的取熱裝置中，靠近催化劑進口11的換熱管20上設(shè)置有防磨結(jié)構(gòu)30，這些換熱管20之間的間距相對于遠離催化劑進口11的換熱管20之間的間距較小。當(dāng)催化劑流入殼體10內(nèi)后，催化劑會向遠離催化劑進口11的一側(cè)多流一些，這就對催化劑進行了重新分布，使催化劑均勻分布，減少了偏流的發(fā)生，進而避免了換熱管20發(fā)生干燒的風(fēng)險。

如圖4所示，在實施例一的取熱裝置中，防磨結(jié)構(gòu)30包括錨固結(jié)構(gòu)31和耐磨層32。其中，錨固結(jié)構(gòu)31固定在光管管段21的外表面上。耐磨層32設(shè)置在光管管段21的外表面上，并且錨固結(jié)構(gòu)31的至少部分嵌入至耐磨層32內(nèi)。耐磨層32的厚度應(yīng)根據(jù)換熱管20的規(guī)格而定。在本實施例中，錨固結(jié)構(gòu)31為圓環(huán)型錨固釘，該圓環(huán)型錨固釘通過焊接固定在光管管段21的外表面上。圓環(huán)型錨固釘?shù)暮附訕?biāo)準(zhǔn)按照相應(yīng)的國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進行。耐磨層32為將添加有鋼纖維(Cr₁₈-Ni₈型)的耐磨材料通過手工搗制制成。上述錨固結(jié)構(gòu)31與耐磨層32的配合方式可以使耐磨層32與換熱管20之間的連接更加牢固。

需要說明的是，錨固結(jié)構(gòu)31的類型不限于此，在其他實施方式中，錨固結(jié)構(gòu)可以為其他能夠起到錨固作用的結(jié)構(gòu)。

如圖5所示，實施例二的取熱裝置與實施例一的主要區(qū)別在于，錨固結(jié)構(gòu)31為Y型錨固釘和V型錨固釘。上述Y型錨固釘和V型錨固釘通過焊接固定在光管管段21的外表面上。耐磨層32為將添加有鋼纖維(Cr18-Ni8型)的耐磨材料通過手工搗制制成。上述錨固結(jié)構(gòu)31與耐磨層32的配合方式可以使耐磨層32與換熱管20之間的連接更加牢固。

從以上的描述中，可以看出，本實用新型上述的實施例實現(xiàn)了如下技術(shù)效果：

本申請的取熱裝置在不改變?nèi)嵫b置原有外部結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)之上，在換熱管上設(shè)置防磨結(jié)構(gòu)，使催化劑分布更均勻，有效地防止了取熱裝置因管束磨損泄漏而發(fā)生的事故，使設(shè)備的維護、檢修成本降低了30％～50％，延長了設(shè)備使用壽命。

以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。