專利名稱：氣控內(nèi)循環(huán)式催化劑冷卻器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種重油催化裂化過程中催化劑再生冷卻用的催化劑冷卻器。
現(xiàn)有的重油催化裂化過程中催化劑再生冷卻用的催化劑冷卻器，按熱、冷催化劑流動(dòng)方式可分為上流式、下流式和返混式三種類型。中國石油化工總公司洛陽石油化工工程公司研究開發(fā)的上流式催化劑冷卻器的熱催化劑由再生器底部或下側(cè)壁引出，進(jìn)入冷卻器的下部;經(jīng)過冷卻器內(nèi)的水冷取熱管束冷卻降溫的催化劑，由提升風(fēng)將其由冷卻器的下部提至上部輸送回再生器的密相段中部或上部。中國石油化工總公司北京設(shè)計(jì)院研究開發(fā)的下流式催化劑冷卻器的熱催化劑由再生器的密相段中部或上部經(jīng)脫氣靠重力溢流進(jìn)入冷卻器上部，經(jīng)過冷卻器內(nèi)的水冷取熱管束冷卻降溫的催化劑，靠重力由冷卻器上部降至下部，溢流到外置提升管，然后借助提升風(fēng)將其輸送回再生器密相段下部。上流式和下流式催化劑冷卻器相同之處是均采用單動(dòng)滑閥控制催化劑循環(huán)量。美國專利1984第4438071和1988年4757039公開了返混式催化劑冷卻器，進(jìn)入冷卻器的熱催化劑和經(jīng)冷卻器內(nèi)的水冷取熱管束冷卻降溫的催化劑-冷催化劑，其入和出口為同一處-即再生器和冷卻器相連部位。這三種類型催化劑冷卻器的水冷取熱管束的管子，均為光管(即管子外壁無適合于加強(qiáng)傳熱的結(jié)構(gòu)型式)。
上述三種類型催化劑冷卻器的缺點(diǎn)在于上流式和下流式催化劑冷卻器必須使用價(jià)格昂貴的單動(dòng)滑閥和需采用耐熱、耐磨襯里的催化劑進(jìn)出管線以及增設(shè)波紋補(bǔ)償器等。所以建設(shè)費(fèi)用是很高的。返混式催化劑冷卻器由于熱、冷催化劑是同一個(gè)入出口;所以，有相當(dāng)部分熱催化劑未能和冷卻器內(nèi)的水冷取熱管束接觸，就返回再生器密相段，而冷卻后的催化劑又會(huì)有相當(dāng)部分在冷卻器內(nèi)停留時(shí)間過長，從而影響傳熱效果;另外，這種冷卻器僅靠返混實(shí)現(xiàn)熱、冷催化劑置換，為此，高徑比小。
本發(fā)明的目的在于避免上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)，提供一種采用氣控方法調(diào)節(jié)催化劑循環(huán)量的內(nèi)循環(huán)式催化劑冷卻器。
本發(fā)明的任務(wù)是這樣實(shí)現(xiàn)的該冷卻器的殼體是園柱形殼體，上端與再生器底部或下側(cè)壁相連通。在殼體的中心軸上設(shè)有同軸的管型冷催化劑返回再生器的通道。通道上端直接插入再生器密相段。通道下端為喇叭型管段。在喇叭型管段內(nèi)插入提升風(fēng)管。在殼體與管型通道之間設(shè)有套管式取熱管束(用來冷卻熱催化劑)。在殼體底部設(shè)有流化風(fēng)盤管;在殼體壁上，沿殼體的軸線方向布置有供松動(dòng)熱催化劑的進(jìn)風(fēng)口。以上所述為第Ⅰ種型式(簡稱Ⅰ型)的氣控內(nèi)循環(huán)式催化劑冷卻器。
類似同一技術(shù)方案的第Ⅱ種型式(簡稱Ⅱ型)的氣控內(nèi)循環(huán)催化劑冷卻器。它的園柱形殼體的上端與再生器底部或下側(cè)壁相連通;殼體內(nèi)置一直立的弧形隔板，將殼體內(nèi)設(shè)分成大小兩個(gè)空間，斷面為橄欖球狀的小空間為冷催化劑返回到再生器的通道，在通道下部設(shè)有提升風(fēng)管。殼體內(nèi)大空間部分設(shè)有用于冷卻熱催化劑的套管式取熱管束，在套管式取熱管束下部，設(shè)有流化風(fēng)盤管。
類似同一技術(shù)方案的第Ⅲ種型式(簡稱Ⅲ型)的氣控內(nèi)循環(huán)式催化劑冷卻器。它的園柱形殼體的上端與再生器底部或下側(cè)壁相連通。殼體內(nèi)有一套筒結(jié)構(gòu)，此套筒上部插入再生器內(nèi)，其下部縮口與冷卻器底部的流化風(fēng)盤管相對(duì)著，在套筒內(nèi)設(shè)有用來冷卻熱催化劑的套管式取熱管束。殼體內(nèi)側(cè)與套筒外側(cè)之間的環(huán)狀空間，作為冷催化劑返回到再生器的通道。在環(huán)狀空間的下部，設(shè)有提升風(fēng)盤管。
上述三種類型催化劑冷卻器的材質(zhì)，根據(jù)介質(zhì)特點(diǎn)選取。套管式取熱管束的套管外壁可根據(jù)總傳熱系數(shù)，在套管外壁可采用有或沒有翅片以及其它合適的、有利于傳熱的結(jié)構(gòu)型式。
在發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)有如下優(yōu)點(diǎn)1、在冷卻器內(nèi)設(shè)置冷催化劑輸送的專門通道，與返混式相比，使熱、冷催化劑按人為導(dǎo)向流動(dòng)，防止熱催化劑短路和冷催化劑過長的停留，克服了催化劑置換速度對(duì)冷卻器高度的限制。本發(fā)明同時(shí)提供了熱、冷催化劑各行其道的三種結(jié)構(gòu)型式的通道。
2、通道為密相輸送，并可用氣控方法-提升風(fēng)靈活地調(diào)節(jié)催化劑循環(huán)量。與上流式、下流式催化劑冷卻器相比，可省去昂貴的單動(dòng)滑閥和耐熱、耐磨襯里的催化劑進(jìn)出管線、管件，波紋補(bǔ)償器等。
3、取熱量可用流化風(fēng)(含松動(dòng)風(fēng))或提升風(fēng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。
4、套管式取熱管束的套管外壁，可根據(jù)總傳熱系數(shù)決定采用光管或帶有翅片的管子。
5、冷卻介質(zhì)為除氧水，可采用自然循環(huán)，省去高壓循環(huán)水泵。
附圖的圖面說明如下

圖1是Ⅰ型氣控內(nèi)循環(huán)式催化劑冷卻器結(jié)構(gòu)示意圖。圖中(1)殼體，(2)套管式取熱管束，(3)冷催化劑返回再生器的通道，(4)提升風(fēng)管，(5)流化風(fēng)盤管，(6)松動(dòng)熱催化劑的進(jìn)風(fēng)口，(7)再生器，(8)熱催化劑進(jìn)入，(9)冷催化劑返回，(10)提升風(fēng)入口，(11)流化風(fēng)入口，(12)除氧水入口，(13)水汽出口。
圖2是Ⅱ型氣控內(nèi)循環(huán)式催化劑冷卻器結(jié)構(gòu)示意圖。圖中(1)殼體，(2)套管式取熱管束，(3)冷催化劑返回再生器的通道，(4)提升風(fēng)管，(5)流化風(fēng)管，(6)弧形隔板，(7)再生器，(8)熱催化劑進(jìn)入，(9)冷催化劑返回，(10)提升風(fēng)入口，(11)流化風(fēng)入口，(12)除氧水入口，(13)水汽出口。
圖3是Ⅲ型氣控內(nèi)循環(huán)式催化劑冷卻器結(jié)示意圖。圖中(1)殼體，(2)套管式取熱管束，(3)冷催化劑返回再生器的通道，(4)提升風(fēng)盤管，(5)提升風(fēng)盤管，(6)套筒，(7)再生器，(8)熱催化劑進(jìn)入，(9)冷催化劑返回，(10)提升風(fēng)入口，(11)流化風(fēng)入口，(12)除氧水入口，(13)水汽出口，(14)縮口段。
本發(fā)明結(jié)合附圖作進(jìn)一步的詳述圖1為Ⅰ型氣控內(nèi)循環(huán)式催化劑冷卻器的結(jié)構(gòu)示意圖，它的園柱形殼體(1)的上端與再生器(7)底部或下側(cè)壁相連通。在殼體(1)的中心軸線上設(shè)有同軸的管狀冷催化劑返回到再生器的通道(3)。通道3的上部插入再生器(7)的密相段。通道(3)的下端為喇叭狀管段，在喇叭狀管段內(nèi)插入提升風(fēng)管(4)。在殼體(1)和通道(3)之間的空間設(shè)有套管式取熱管束(2)。在殼體(1)和底部設(shè)有流化風(fēng)盤管(5)。在殼體(1)上，沿殼體(1)的軸線方向布置有供松動(dòng)催化劑的進(jìn)風(fēng)口(6)。Ⅰ型的工作情況是這樣的，進(jìn)入提升風(fēng)管(4)內(nèi)的提升風(fēng)、進(jìn)入流化風(fēng)盤管(5)內(nèi)的流化風(fēng)、進(jìn)入松動(dòng)催化劑進(jìn)風(fēng)口(6)內(nèi)的松動(dòng)風(fēng)，均由壓縮空氣提供;熱催化劑由再生器(7)密相段底部(或下側(cè)壁)靠重力流入催化劑冷卻器，與以除氧水為冷卻介質(zhì)的套管式取熱管束(2)接觸換熱[由除氧水入口(12)進(jìn)入套管式取熱管束(2)，經(jīng)換熱后的除氧水和汽由水汽出口(13)流出]，經(jīng)冷卻后的催化劑靠重力流到冷卻器的底部，在喇叭狀管段內(nèi)由于提升風(fēng)的作用，使冷催化劑源源不斷進(jìn)入通道(3)，然后返回到再生器(7)密相段。冷卻器部故的流化風(fēng)和進(jìn)入殼體內(nèi)的松動(dòng)風(fēng)源源不斷地進(jìn)入套管式取熱管束(2)之間空隙，使催化劑處于良好的流動(dòng)狀態(tài)，防止堆死或發(fā)生粘滯流，從而強(qiáng)化了冷卻熱催化劑的速度。
圖2為Ⅱ型氣控內(nèi)循環(huán)式催化劑冷卻器的結(jié)構(gòu)示意圖，它的園柱形殼體(1)的上端與再生器(7)底部或下側(cè)壁相連通。殼體(1)內(nèi)有一直立的弧形隔板(6)把殼體(1)分成大小兩個(gè)空間。斷面為橄欖球狀的小空間為冷卻后的催化劑回到再生器(7)的通道(3)。在通道(3)下部設(shè)有提升風(fēng)管(4)。大空間設(shè)有用來冷卻熱催化劑的套管式取熱管束(2)。在大空間底部設(shè)有流化風(fēng)盤管(5)?；⌒胃舭?6)的上部插入再生器(7)的密相段。Ⅱ型的工作情況是這樣的，進(jìn)入提升風(fēng)管(4)內(nèi)的提升風(fēng)、進(jìn)入流化風(fēng)盤管(5)內(nèi)的流化風(fēng)，均由壓縮空氣提供;熱催化劑由再生器(7)密相段底部(或下側(cè)壁)靠重力流入催化劑冷卻器，與以除氧水為冷卻介質(zhì)的套管式取熱管束(2)接觸換熱[由除氧水入口(12)進(jìn)入套管式取熱束(2)，經(jīng)換熱后的除氧水和汽由水汽出口(13)流出]，經(jīng)冷卻后的催化劑靠重力流到冷卻器的底部，靠通道(3)下部的提升風(fēng)管(4)內(nèi)提升風(fēng)，將冷催化劑經(jīng)通道(3)返回再生器(7)密相段。殼體(1)內(nèi)大空間部分底部的流化風(fēng)源源不斷進(jìn)入套管式取熱管束(2)之間的空隙，使催化劑處于良好的流動(dòng)狀態(tài)，防止堆死或發(fā)生粘滯流，從而強(qiáng)化了冷卻熱催化劑的速度。
圖3為Ⅲ型氣控內(nèi)循環(huán)式催化劑冷卻器的結(jié)構(gòu)示意圖，它的園柱形殼體(1)的上端與再生器(7)底部或下側(cè)壁相連通。殼體(1)內(nèi)有一套筒(8)，此套筒(8)的上部插入再生器(7)密相段，其下端為敞口縮口段(14)與冷卻器底部的流化風(fēng)盤管(5)相對(duì)著，在套筒(8)內(nèi)設(shè)有套管式取熱管束(2)。殼體(1)與套筒(8)之間為環(huán)狀空間，此環(huán)狀空間為冷催化劑返回通道(3)。在環(huán)狀空間下部，設(shè)有提升風(fēng)盤管(4)。Ⅲ型的工作情況是這樣的，進(jìn)入提升風(fēng)盤管(4)內(nèi)的提升風(fēng)、進(jìn)入流化風(fēng)盤管(5)的流化風(fēng)，均由壓縮空氣提供;熱催化劑由再生器(7)密相段底部(或下側(cè)壁)靠重力流入催化劑冷卻器，與以除氧水為冷卻介質(zhì)的套管式取熱管束(2)接觸換熱[由除氧水入口(12)進(jìn)入套管式取熱管束(2)，經(jīng)換熱后的除氧水和汽由水汽出口(13)流出]，經(jīng)冷卻后的催化劑靠重力流到冷卻器的底部。由通道(3)下部的提升風(fēng)盤管(4)內(nèi)的提升風(fēng)，將冷催化劑經(jīng)通道(3)返回再生器(7)密相段。流化風(fēng)經(jīng)套筒(6)底部的流化風(fēng)盤管(5)源源不斷地輸入套管式取熱管束(2)之間的空隙，使催化劑處于良好的流動(dòng)狀態(tài)，防止堆死或發(fā)生粘滯流，從而強(qiáng)化了冷卻熱催化劑的速度。
Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型氣控內(nèi)循環(huán)式冷卻器的熱負(fù)荷(單位時(shí)間的取熱量)主要由流化風(fēng)(含松動(dòng)風(fēng))和提升風(fēng)的風(fēng)量進(jìn)行調(diào)節(jié)。套管式取熱管束的套管外壁，可采用有或沒有翅片以及其它合適的、有利于傳熱的結(jié)構(gòu)型式。
權(quán)利要求
1.一種重油催化裂化過程中，催化劑冷卻用的催化劑冷卻器-I型氣控內(nèi)循環(huán)式催化劑冷卻器，其特征在于冷卻器的園柱形殼體(I)的上部與再生器(7)底部(或下側(cè)壁)相連通；殼體(1)內(nèi)設(shè)有冷催化劑的返回通道(3)和套管式取熱管束(2)；在殼體(1)底部設(shè)有提升風(fēng)管(3)和流化風(fēng)盤管(5)；在殼體(1)壁上設(shè)有松動(dòng)風(fēng)的進(jìn)風(fēng)口(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的冷卻器，其特征在于冷催化劑通道(3)的中心軸線與殼體(1)的中心軸線為同軸，通道(3)的上部插入再生器(7)的密相段，且下端是喇叭狀管段。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的冷卻器，其特征在于在通道(3)的下端喇叭狀管段內(nèi)插入與其同軸的提升管(4)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的冷卻器，其特征在于在殼體(1)與通道(3)之間的空間設(shè)有套管式取熱管束(2)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的冷卻器，其特征在于殼體(1)底部設(shè)有的流化風(fēng)盤管(5)和殼體(1)同軸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的冷卻器，其特征在于在殼體(1)的壁上，沿殼體(1)的軸線方向設(shè)有松動(dòng)風(fēng)進(jìn)風(fēng)口(6)。
7.一種重油催化裂化過程中，催化劑再生冷卻用的催化劑冷卻器-Ⅱ型氣控內(nèi)循環(huán)式催化劑冷卻器，其特征在于園柱形殼體(1)的上部與再生器(7)底部(或下側(cè)壁)相連通;殼體(1)內(nèi)有一直立弧形隔板(6)和套管式取熱管束(2);殼體(1)的底部設(shè)有流化風(fēng)盤管(5)和提升風(fēng)管(4)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的冷卻器，其特征在于殼體(1)一側(cè)和弧形隔板(6)組成的小空間為冷催化劑返回通道(3)，提升風(fēng)管(4)設(shè)在通道(3)的底部。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的冷卻器，其特征在于套管式取熱管束(2)在殼體(1)的另一側(cè)和弧形隔板(6)組成的大空間內(nèi);在這大空間的底部，設(shè)有與殼體(1)同軸的流化風(fēng)盤管(5)。
10.一種重油催化裂化過程中，催化劑再生冷卻用的催化劑冷卻器-Ⅲ型氣控內(nèi)循環(huán)式催化劑冷卻器，其特征在于園柱形殼體(1)的上部與再生器(7)底部(或下側(cè)壁)相連通;殼體(1)內(nèi)有一套筒(6)，在套筒(6)內(nèi)設(shè)有套管式取熱管束(2);在殼體(1)下部設(shè)有流化風(fēng)盤管(5)和提升風(fēng)盤管(4)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的冷卻器，其特征在于套筒(6)的中心軸線和殼體(1)的中心軸線同軸;在套筒(6)內(nèi)設(shè)有套管式取熱管束(2)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的冷卻器，其特征在于殼體(1)內(nèi)側(cè)和套筒(6)外側(cè)組成冷催化劑返回通道(3)(為環(huán)狀空間);在通道(3)的底部設(shè)有與殼體同軸的提升風(fēng)盤管(4)。
13.根據(jù)權(quán)利要求10的冷卻器，其特征在于套筒(6)的下端為敞口的縮口段(14)，對(duì)著縮口段(14)設(shè)置與殼體(1)同軸的流化風(fēng)盤管(5)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1、7、10的冷卻器，其特征在于套管式取熱管束(2)的套管外壁，可采用有或沒有翅片以及其它適合于傳熱的結(jié)構(gòu)形式。
全文摘要
一種重油催化裂化過程中催化劑再生冷卻用的催化劑冷卻器，其上端與再生器的底部(或下側(cè)壁)相連通。它提出了熱、冷催化劑在冷卻器內(nèi)各行其道的三種通道結(jié)構(gòu)，并且不使用昂貴的單動(dòng)滑閥，而采用氣控方法調(diào)節(jié)催化劑的循環(huán)量。
文檔編號(hào)B01J37/32GK1047328SQ9010341
公開日1990年11月28日 申請(qǐng)日期1990年7月10日 優(yōu)先權(quán)日1990年7月10日
發(fā)明者張福治, 李占寶, 皮運(yùn)鵬, 石寶珍 申請(qǐng)人:中國石油化工總公司, 中國石油化工總公司洛陽石油化工工程公司