本實(shí)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(guò)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(guò)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(shí)催化劑不斷結(jié)焦。當(dāng)催化劑的結(jié)焦量大于7.5％時(shí)，催化劑失活，失活后的催化劑不能滿足反應(yīng)條件。此時(shí)，需要將生焦的催化劑送入再生器進(jìn)行燒焦處理，再返回反應(yīng)器參加反應(yīng)，從而達(dá)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(shí)也會(huì)放出大量熱量。因此，上述反應(yīng)強(qiáng)放熱和再生催化劑燒焦放熱產(chǎn)生的熱量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)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(jìn)行回收利用。

在現(xiàn)有技術(shù)中，由于取熱負(fù)荷調(diào)節(jié)靈活、調(diào)節(jié)范圍廣、運(yùn)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(jìn)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(lái)的溫度較高的催化劑從催化劑進(jìn)口3進(jìn)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(jìn)口進(jìn)入內(nèi)套管中，然后自下而上進(jìn)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(dòng)，從而使換熱更加充分。在上述過(guò)程中，從催化劑進(jìn)口3流入的熱催化劑顆粒會(huì)沖刷換熱管2的光管管段，長(zhǎng)期會(huì)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(dòng)形式復(fù)雜，光管管段的磨損會(huì)更加嚴(yán)重。

目前，國(guó)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(jìn)口處添加防沖蝕板被視為最為有效的辦法。但實(shí)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(xiǎn)，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(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)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(wèn)題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種取熱裝置，包括：殼體，具有催化劑進(jìn)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(duì)應(yīng)催化劑進(jìn)口設(shè)置。

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

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

進(jìn)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(jìn)口的換熱管上設(shè)置有防磨結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步地，防磨結(jié)構(gòu)包裹換熱管的周向外表面。

進(jìn)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(jìn)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(jìn)一步地，耐磨層由添加有鋼纖維的耐磨材料制成。

進(jìn)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(jìn)一步地，錨固結(jié)構(gòu)通過(guò)焊接固定在光管管段的外表面上。

應(yīng)用本實(shí)用新型的技術(shù)方案，在至少一根換熱管對(duì)應(yīng)催化劑進(jìn)口的管壁上設(shè)置防磨結(jié)構(gòu)。從催化劑進(jìn)口流入的高溫催化劑會(huì)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(duì)換熱管起到保護(hù)作用。

附圖說(shuō)明

構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的說(shuō)明書(shū)附圖用來(lái)提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)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(shí)用新型的取熱裝置的實(shí)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(shí)用新型的取熱裝置的實(shí)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(jìn)口；4、催化劑出口；5、流化風(fēng)分布器；10、殼體；11、催化劑進(jìn)口；12、催化劑進(jìn)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(shí)施方式

需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型。

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

需要注意的是，這里所使用的術(shù)語(yǔ)僅是為了描述具體實(shí)施方式，而非意圖限制根據(jù)本申請(qǐng)的示例性實(shí)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(shuō)明書(shū)中使用術(shù)語(yǔ)“包含”和/或“包括”時(shí)，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(shuō)明，否則在這些實(shí)施例中闡述的部件和步驟的相對(duì)布置、數(shù)字表達(dá)式和數(shù)值不限制本實(shí)用新型的范圍。同時(shí)，應(yīng)當(dāng)明白，為了便于描述，附圖中所示出的各個(gè)部分的尺寸并不是按照實(shí)際的比例關(guān)系繪制的。對(duì)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(xì)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(shuō)明書(shū)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(shí)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(hào)和字母在下面的附圖中表示類似項(xiàng)，因此，一旦某一項(xiàng)在一個(gè)附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步討論。

在本實(shí)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(shí)用新型和簡(jiǎn)化描述，在未作相反說(shuō)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(duì)本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限制；方位詞“內(nèi)、外”是指相對(duì)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(duì)術(shù)語(yǔ)，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用來(lái)描述如在圖中所示的一個(gè)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(duì)術(shù)語(yǔ)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(yǔ)“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(duì)這里所使用的空間相對(duì)描述作出相應(yīng)解釋。

此外，需要說(shuō)明的是，使用“第一”、“第二”等詞語(yǔ)來(lái)限定零部件，僅僅是為了便于對(duì)相應(yīng)零部件進(jìn)行區(qū)別，如沒(méi)有另行聲明，上述詞語(yǔ)并沒(méi)有特殊含義，因此不能理解為對(duì)本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限制。

如圖2和圖3所示，實(shí)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(jìn)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(duì)應(yīng)催化劑進(jìn)口11設(shè)置。

應(yīng)用本實(shí)施例的取熱裝置，在至少一根換熱管20對(duì)應(yīng)催化劑進(jìn)口11的管壁上設(shè)置防磨結(jié)構(gòu)30。從催化劑進(jìn)口11流入的高溫催化劑會(huì)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(duì)換熱管20起到保護(hù)作用。

需要說(shuō)明的是，在本實(shí)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(shí)施方式中，換熱管可以僅為一根，該換熱管對(duì)應(yīng)催化劑進(jìn)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(shí)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(jìn)管12。催化劑進(jìn)管12的第一端通過(guò)連通口與殼體10連通，催化劑進(jìn)管12的第二端的管口形成催化劑進(jìn)口11。在本實(shí)施例中，催化劑進(jìn)管12向上傾斜設(shè)置。催化劑進(jìn)口11沿催化劑流動(dòng)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(dòng)方向?yàn)榇呋瘎┻M(jìn)管12的軸向方向。也就是說(shuō)，防磨結(jié)構(gòu)30的下邊沿應(yīng)低于催化劑進(jìn)管12的正下方的側(cè)壁的延長(zhǎng)線與換熱管20的交點(diǎn)，防磨結(jié)構(gòu)30的上邊沿應(yīng)高于催化劑進(jìn)管12的正上方的側(cè)壁的延長(zhǎng)線與換熱管20的交點(diǎn)。上述結(jié)構(gòu)可以使從催化劑進(jìn)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(duì)換熱管20的保護(hù)效果更好。

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

如圖3所示，在實(shí)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(shí)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(jìn)口11的換熱管20上設(shè)置有防磨結(jié)構(gòu)30。在本實(shí)施例中，位于外圈的靠近催化劑進(jìn)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(jìn)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(shí)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(shí)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(jìn)口的外表面上。

如圖2所示，在實(shí)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(jìn)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(lái)的溫度較高的催化劑從催化劑出口13進(jìn)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(jìn)口進(jìn)入內(nèi)套管中，然后自下而上進(jìn)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(guò)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(dòng)，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(jìn)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(jìn)口的一側(cè))的換熱管2取熱負(fù)荷大，取熱負(fù)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(guò)高，產(chǎn)生點(diǎn)腐蝕，過(guò)高的溫度還可能超過(guò)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(shí)施例一的取熱裝置中，靠近催化劑進(jìn)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(duì)于遠(yuǎn)離催化劑進(jìn)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(huì)向遠(yuǎn)離催化劑進(jìn)口11的一側(cè)多流一些，這就對(duì)催化劑進(jìn)行了重新分布，使催化劑均勻分布，減少了偏流的發(fā)生，進(jìn)而避免了換熱管20發(fā)生干燒的風(fēng)險(xiǎn)。

如圖4所示，在實(shí)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(shí)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(guò)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(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。耐磨層32為將添加有鋼纖維(Cr₁₈-Ni₈型)的耐磨材料通過(guò)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(shuō)明的是，錨固結(jié)構(gòu)31的類型不限于此，在其他實(shí)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(shí)施例二的取熱裝置與實(shí)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(guò)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(guò)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(shí)用新型上述的實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了如下技術(shù)效果：

本申請(qǐng)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(hù)、檢修成本降低了30％～50％，延長(zhǎng)了設(shè)備使用壽命。

以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本實(shí)用新型可以有各種更改和變化。凡在本實(shí)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(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。