專利名稱：利用裂解氣余熱的方法及所使用的氣-氣自換熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用裂解氣余熱的方法，特別是公開一種采用醋酸或丙酮等原料經(jīng)裂 解制備乙烯酮及其衍生物的生產(chǎn)領(lǐng)域中裂解氣余熱利用的方法及所使用的氣-氣自換熱 器。
背景技術(shù)：
據(jù)調(diào)査，在采用醋酸或丙酮等原料，經(jīng)裂解制備乙烯酮及其衍生物的生產(chǎn)領(lǐng)域中，從 裂解爐出來的裂解氣，目前普遍采用空氣冷卻、水冷卻等措施將其冷卻下來。從裂解爐出 來的裂解氣溫度較高，采用空氣冷卻、水冷卻等措施時(shí)，不僅換熱效率低，而且這部分高 溫裂解氣的熱量被白白浪費(fèi)掉了。國際上比較大的生產(chǎn)廠商，采用了一種高效率的激冷器， 提高了水冷卻高溫裂解氣的換熱效率，但仍然存在將裂解氣的高溫能量用循環(huán)水移走，然 后循環(huán)水又被空氣冷卻，從而將裂解氣的高溫能量耗散的問題。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題之一是針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種利用裂 解氣余熱的方法，以節(jié)約能源消耗。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題之二是提出一種上述方法所使用的氣-氣自換熱器。 作為本發(fā)明第一方面的一種利用裂解氣余熱的方法，其特征在于，由裂解爐出來的高溫裂解氣，通過氣-氣自換熱器逆流換熱，裂解原料液經(jīng)原料汽化器汽化后的原料蒸汽被 高溫裂解氣預(yù)熱，成為原料過熱氣后再進(jìn)入裂解爐產(chǎn)生高溫裂解氣送入氣-氣自換熱器進(jìn) 行逆流換熱。為了有效利用裂解氣的余熱來預(yù)熱進(jìn)口原料氣，裂解氣與被預(yù)熱的原料氣之間宜保持 足夠的溫差。同時(shí)，由于裂解氣中可能析出炭或其他聚合物，為保證裝置較長周期的安全運(yùn)行， 需要合理設(shè)計(jì)換熱器的形式。為了有效實(shí)施本發(fā)明，裂解氣溫度需保持在30(TC以
上，最好不低于50(TC，裂解氣宜走管程，而原料蒸汽則從下部進(jìn)入氣-氣自換熱器、從氣 -氣自換熱器上部離開。作為本發(fā)明第二方面的氣-氣自換熱器，為單根直通式自換熱器，所述單根直通式自 換熱器由一直管構(gòu)成的內(nèi)管及其外夾套管組成，所述內(nèi)管的長度L》15DN，其中DN為所述 內(nèi)管的公稱直徑；在所述外夾套管上開設(shè)有原料蒸汽入口和原料過熱氣出口。作為本發(fā)明第二方面的氣-氣自換熱器，由兩根直通式換熱器和大半徑180。 LJ型彎頭串聯(lián)而成，所述單根直通式自換熱器由一直管構(gòu)成的內(nèi)管及其外夾套管組成，所述大半徑 180° U型彎頭將兩根內(nèi)管連通；在所述每根直通式自換熱器的外夾套管上開設(shè)有原料蒸汽 入口和原料過熱氣出口，其中一根外夾套管上的原料過熱氣出口與另一根外夾套管上的原 料蒸汽入口連通；所述內(nèi)管的長度L》15DN，大半徑180° U型彎頭的半徑R》5DN;其中DN 為所述內(nèi)管的公稱直徑。在本發(fā)明的氣-氣自換熱器的直通式換熱器的內(nèi)管之外、外夾套管之內(nèi)，設(shè)置有若千 個(gè)翅片式多孔環(huán)形板和圓錐臺形多孔導(dǎo)流筒；所述翅片式多孔環(huán)形板垂直于內(nèi)管壁，且翅 片式多孔環(huán)形板的內(nèi)緣緊貼于內(nèi)管上，外緣與外夾套管內(nèi)壁之間有5 50mm間隙；所述圓 錐臺形多孔導(dǎo)流筒的流道收縮方向與外夾套管內(nèi)的流體整體流動方向保持一致，圓錐臺形 多孔導(dǎo)流筒外緣緊貼外夾套管內(nèi)壁，圓錐臺形多孔導(dǎo)流筒的內(nèi)緣與內(nèi)管外壁之間有5 50mm間隙。在本發(fā)明的圓錐臺形多孔導(dǎo)流筒的錐臺側(cè)面上開設(shè)有一定數(shù)量的小孔，在翅片式多孔 環(huán)形板的圓環(huán)區(qū)域內(nèi)開設(shè)有一定數(shù)量的小孔。所述翅片式多孔環(huán)形板以及圓錐臺形多孔導(dǎo)流筒的設(shè)置及其開孔設(shè)計(jì)，根據(jù)允許的阻 力降和換熱要求，按照流體流動和傳熱的理論進(jìn)行計(jì)算和設(shè)計(jì)。如同列管式換熱器的安裝 那樣，所述翅片式多孔環(huán)形板以及圓錐臺形多孔導(dǎo)流筒可以采用拉桿或定距桿等組合成為 一個(gè)整體進(jìn)行安裝和固定。所述翅片式多孔環(huán)形板和圓錐臺形多孔導(dǎo)流筒在外夾套管內(nèi)的流體整體流動方向上 間隔排列。采用本發(fā)明提出的氣-氣自換熱方法及其設(shè)備，將溫度較高的裂解氣預(yù)熱原料氣，實(shí)現(xiàn) 了裂解氣余熱的綜合利用，從而達(dá)到了明顯的節(jié)能效果，能耗下降5% 20%。


圖l為本發(fā)明裂解氣余熱利用方法的流程示意圖。 圖2為本發(fā)明氣-氣自換熱器一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3為本發(fā)明氣-氣自換熱器另一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖4為本發(fā)明的圓錐臺形多孔導(dǎo)流筒結(jié)構(gòu)示意圖。 圖5為本發(fā)明的翅片式多孔環(huán)形板結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1-原料汽化器，2-單根直通式自換熱器，3-圓錐臺形多孔導(dǎo)流筒，4-翅片式多 孔環(huán)形板，5-內(nèi)管，6-外夾套管，7-大半徑180° U型彎頭，8-裂解爐，61-原料蒸汽入口， 62-原料過熱氣出口， 31-小孔，41-小孔，L為單根內(nèi)管管段長度，R為大半徑180。 U型彎 頭的彎曲半徑，即彎頭管中心至U型彎頭圓心的距離。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
來進(jìn)一步描述本發(fā)明。參見圖l，利用裂解氣余熱的方法，首先原料液進(jìn)入原料汽化器l經(jīng)過原料汽化器l汽 化后，原料蒸汽從氣-氣自換熱器2的外夾套管6下部的原料蒸汽入口61進(jìn)入，而由上部的 原料過熱氣出口62離開后進(jìn)入裂解爐8。從裂解爐8出來的高溫裂解氣，溫度為50(TC 800 °C，從氣-氣自換熱器2的內(nèi)管5進(jìn)入，與原料蒸汽氣逆流換熱后進(jìn)入后續(xù)工序。參見圖2，氣-氣自換熱器2的一種結(jié)構(gòu)形式是，該氣-氣自換熱器2為單根直通式自換 熱器，單根直通式自換熱器由一直管構(gòu)成的內(nèi)管5及其外夾套管6組成，內(nèi)管的長度L》 15DN，其中DN為內(nèi)管5的公稱直徑；在外夾套管6上開設(shè)有原料蒸汽入口61和原料過熱氣出 □ 62。參見圖3，氣-氣自換熱器2的另一種結(jié)構(gòu)形式是，由兩根直通式換熱器和大半徑180° U型彎頭7串聯(lián)而成，單根直通式自換熱器2由一直管構(gòu)成的內(nèi)管5及其外夾套管6組成，大 半徑18(T U型彎頭7將兩根內(nèi)管5連通；在每根直通式自換熱器2的外夾套管6上開設(shè)有原料 蒸汽入口 61和原料過熱氣出口 62 ，其中 一根外夾套管6上的原料過熱氣出口 62與另 一根外 夾套管6上的原料蒸汽入口61連通；內(nèi)管的長度L》15DN,大半徑180° U型彎頭的半徑R》 5DN。其中DN為內(nèi)管5的公稱直徑氣-氣自換熱器2是采用圖2所示的形式，還是采用圖3所示的形式，在具體實(shí)施中根據(jù)
需要的換熱面積確定，如實(shí)施例中采用圖3所示的形式，貝UL-60DN， R=10DN。參看圖2和圖3，在氣-氣自換熱器2的直通式換熱器的內(nèi)管5之外、外夾套管6之內(nèi)，在 外夾套管6內(nèi)的流體整體流動方向上間隔設(shè)置有若干個(gè)翅片式多孔環(huán)形板4和圓錐臺形多 孔導(dǎo)流筒3。翅片式多孔環(huán)形板4垂直于內(nèi)管壁，且其內(nèi)緣緊貼于內(nèi)管5上，外緣與外夾套管6內(nèi)壁 之間有5 50mm間隙，比較好取25mm。參看圖5，在翅片式多孔環(huán)形板4的圓環(huán)區(qū)域內(nèi)開設(shè) 有一定數(shù)量的小孔41。圓錐臺形多孔導(dǎo)流筒3的流道收縮方向與外夾套管6內(nèi)的流體整體流動方向保持一致， 圓錐臺形多孔導(dǎo)流筒3外緣緊貼外夾套管6內(nèi)壁，內(nèi)緣與內(nèi)管5外壁之間有5 50mm間隙， 比較好取25mm。參看圖4，在圓錐臺形多孔導(dǎo)流筒3的錐臺側(cè)面上開設(shè)有一定數(shù)量的小孔， 在翅片式多孔環(huán)形板的圓環(huán)區(qū)域內(nèi)開設(shè)有一定數(shù)量的小孔31 。翅片式多孔環(huán)形板4以及圓錐臺形多孔導(dǎo)流筒3的設(shè)置及其開孔設(shè)計(jì)，根據(jù)允許的阻力 降和換熱要求，按照流體流動和傳熱的理論進(jìn)行計(jì)算和設(shè)計(jì)。如同列管式換熱器的安裝那 樣，所述翅片式多孔環(huán)形板以及圓錐臺形多孔導(dǎo)流筒可以采用拉桿或定距桿等組合成為一 個(gè)整體進(jìn)行安裝和固定。本具體實(shí)施方式
運(yùn)用后發(fā)現(xiàn)，能耗下降約18%。以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員 應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明 的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下本發(fā)明還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和 改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等同 物界定。
權(quán)利要求
1、一種利用裂解氣余熱的方法，其特征在于，由裂解爐(8)出來的高溫裂解氣，通過氣一氣自換熱器(2)逆流換熱，裂解原料液經(jīng)原料汽化器(1)汽化后的原料蒸汽被高溫裂解氣預(yù)熱，成為原料過熱氣后再進(jìn)入裂解爐(8)產(chǎn)生高溫裂解氣送入氣-氣自換熱器(2)進(jìn)行逆流換熱。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的利用裂解氣余熱的方法，其特征在于，所述高溫裂解氣溫度 保持在300'C以上。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的利用裂解氣余熱的方法，其特征在于，所述高溫裂解氣走管 程的溫度不低于500'C。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的利用裂解氣余熱的方法，其特征在于，所述原料蒸汽從下部 進(jìn)入氣-氣自換熱器、從氣-氣自換熱器上部離開。
5、 一種權(quán)利要求l所述的利用裂解氣余熱的方法所使用的氣-氣自換熱器，其特征在 于，其為單根直通式自換熱器，所述單根直通式自換熱器由一直管構(gòu)成的內(nèi)管(5)及其 外夾套管(6)組成，所述內(nèi)管(5)的長度L》15DN，其中DN為所述內(nèi)管(5)的公稱直徑； 在所述外夾套管(6)上開設(shè)有原料蒸汽入口 (61)和原料過熱氣出口 (62)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的氣-氣自換熱器，其特征在于，所述直通式換熱器的內(nèi)管(5) 之外、外夾套管(6)之內(nèi)，設(shè)置有若干個(gè)翅片式多孔環(huán)形板(4)和圓錐臺形多孔導(dǎo)流筒(3) ;所述翅片式多孔環(huán)形板(4)垂直于內(nèi)管(5)壁，且翅片式多孔環(huán)形板(4)的內(nèi) 緣緊貼于內(nèi)管(5)上，外緣與外夾套管(6)內(nèi)壁之間有5 50mm間隙；所述圓錐臺形多 孔導(dǎo)流筒(3)的流道收縮方向與外夾套管(6)內(nèi)的流體整體流動方向保持一致，圓錐臺 形多孔導(dǎo)流筒(3)外緣緊貼外夾套管(6)內(nèi)壁，圓錐臺形多孔導(dǎo)流筒(3)的內(nèi)緣與內(nèi) 管(5)外壁之間有5 50mm間隙。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的氣-氣自換熱器，其特征在于，在所述圓錐臺形多孔導(dǎo)流筒(3) 的錐臺側(cè)面上開設(shè)有一定數(shù)量的小孔(31)，在翅片式多孔環(huán)形板(4)的圓環(huán)區(qū)域內(nèi)開設(shè) 有一定數(shù)量的小孔(41)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的氣-氣自換熱器，其特征在于，所述翅片式多孔環(huán)形板(4) 以及圓錐臺形多孔導(dǎo)流筒(3)采用拉桿或定距桿組合成為一個(gè)整體進(jìn)行安裝和固定。
9、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的氣-氣自換熱器，其特征在于，所述翅片式多孔環(huán)形板(4) 和圓錐臺形多孔導(dǎo)流筒(3)在外夾套管(6)內(nèi)的流體整體流動方向上間隔排列。
10、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的氣-氣自換熱器，其特征在于，所述翅片式多孔環(huán)形板(4) 的外緣與外夾套管(6)內(nèi)壁之間有25mm間隙；所述圓錐臺形多孔導(dǎo)流筒(3)的內(nèi)緣與內(nèi) 管(5)外壁之間有25mra間隙。
11、 一種權(quán)利要求l所述的利用裂解氣余熱的方法所使用的氣-氣自換熱器，其特征在 于，由兩根直通式換熱器和大半徑180。 U型彎頭(7)串聯(lián)而成，所述單根直通式自換熱 器由一直管構(gòu)成的內(nèi)管(5)及其外夾套管(6)組成，所述大半徑180° U型彎頭(7)將 兩根內(nèi)管(5)連通；在所述每根直通式自換熱器的外夾套管(6)上開設(shè)有原料蒸汽入口(61)和原料過熱氣出口 (62)，其中一根外夾套管(6)上的原料過熱氣出口 (62)與另 一根外夾套管(6)上的原料蒸汽入口 (61)連通；所述內(nèi)管(5)的長度L》15DN，大半 徑180° U型彎頭(7)的半徑R》5DN;其中DN為所述內(nèi)管的公稱直徑。
12、 根據(jù)權(quán)利要求11所述的氣-氣自換熱器，其特征在于，所述直通式換熱器的內(nèi)管 (5)之外、外夾套管(6)之內(nèi)，設(shè)置有若干個(gè)翅片式多孔環(huán)形板(4)和圓錐臺形多孔導(dǎo)流筒(3);所述翅片式多孔環(huán)形板(4)垂直于內(nèi)管(5)壁，且翅片式多孔環(huán)形板(4) 的內(nèi)緣緊貼于內(nèi)管(5)上，外緣與外夾套管(6)內(nèi)壁之間有5 50mm間隙；所述圓錐臺 形多孔導(dǎo)流筒(3)的流道收縮方向與外夾套管(6)內(nèi)的流體整體流動方向保持一致，圓 錐臺形多孔導(dǎo)流筒(3)外緣緊貼外夾套管(6)內(nèi)壁，圓錐臺形多孔導(dǎo)流筒(3)的內(nèi)緣 與內(nèi)管(5)外壁之間有5 50mm間隙。
13、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的氣-氣自換熱器，其特征在于，在所述圓錐臺形多孔導(dǎo)流筒 (3)的錐臺側(cè)面上開設(shè)有一定數(shù)量的小孔(31)，在翅片式多孔環(huán)形板(4)的圓環(huán)區(qū)域內(nèi)開設(shè)有一定數(shù)量的小孔(41)。
14、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的氣-氣自換熱器，其特征在于，所述翅片式多孔環(huán)形板(4) 以及圓錐臺形多孔導(dǎo)流筒(3)采用拉桿或定距桿組合成為一個(gè)整體進(jìn)行安裝和固定。
15、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的氣-氣自換熱器，其特征在于，所述翅片式多孔環(huán)形板(4) 和圓錐臺形多孔導(dǎo)流筒(3)在外夾套管(6)內(nèi)的流體整體流動方向上間隔排列。
16、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的氣-氣自換熱器，其特征在于，所述翅片式多孔環(huán)形板(4) 的外緣與外夾套管(6)內(nèi)壁之間有25mm間隙；所述圓錐臺形多孔導(dǎo)流筒(3)的內(nèi)緣與內(nèi) 管(5)外壁之間有25mm間隙'
全文摘要
本發(fā)明公開了一種采用醋酸或丙酮等原料經(jīng)裂解制備乙烯酮及其衍生物的生產(chǎn)領(lǐng)域中的利用裂解氣余熱的方法。該方法由裂解爐出來的高溫裂解氣，通過氣-氣自換熱器逆流換熱，裂解原料液經(jīng)原料汽化器汽化后的原料蒸汽被高溫裂解氣預(yù)熱，成為原料過熱氣后再進(jìn)入裂解爐產(chǎn)生高溫裂解氣送入氣-氣自換熱器進(jìn)行逆流換熱。本發(fā)明還公開了該方法采用的氣-氣自換熱器。通過本發(fā)明公開的利用裂解氣余熱的方法及其氣-氣自換熱器，將溫度較高的裂解氣預(yù)熱原料氣，實(shí)現(xiàn)裂解氣余熱的綜合利用，從而達(dá)到了明顯的節(jié)能效果。
文檔編號F28C3/02GK101162129SQ20071017119
公開日2008年4月16日 申請日期2007年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月28日
發(fā)明者葉小鶴, 曾義紅, 艷 陳, 顧明蘭 申請人:上海吳涇化工有限公司