一種催化裂化再生煙氣水封罐及防止內(nèi)筒變形的方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于石油加工【技術(shù)領(lǐng)域】，公開一種催化裂化再生煙氣水封罐及防止內(nèi)筒變形的方法，所述方法采用水封罐內(nèi)筒溢流口管處設(shè)置有軸向熱膨脹裝置，軸向熱膨脹裝置由圓筒形內(nèi)套、環(huán)板封堵、金屬波紋管構(gòu)成，圓筒形內(nèi)套一端與水封罐內(nèi)筒連接，圓筒形內(nèi)套另一端與帶內(nèi)孔的環(huán)板封堵連接，環(huán)板封堵的內(nèi)孔與連通溢流口管的金屬波紋管外壁固定連接；所述水封罐內(nèi)筒壁板圓周上設(shè)置有受力變形吸收內(nèi)筒受熱周向膨脹的周向熱膨脹裝置；本發(fā)明能夠有效吸收因內(nèi)筒受熱產(chǎn)生的軸向膨脹。同樣能夠有效吸收因內(nèi)筒受熱產(chǎn)生的周向膨脹。解決了現(xiàn)有水封罐內(nèi)筒因受熱膨脹變形時只能強(qiáng)迫其向內(nèi)凸起而產(chǎn)生的永久變形的問題，避免了內(nèi)筒的損壞，延長了內(nèi)筒的使用壽命。
【專利說明】一種催化裂化再生煙氣水封罐及防止內(nèi)筒變形的方法
[0001]
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明屬于石油加工【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及催化裂化裝置再生煙氣綜合利用系統(tǒng)中所涉及的一種催化裂化再生煙氣水封罐及防止內(nèi)筒變形的方法。
【背景技術(shù)】
[0003]在石油加工催化裂化裝置中所使用的固體粉末催化劑，在完成一個反應(yīng)過程后，固體粉末催化劑表面會產(chǎn)生積碳，表面積碳使固體粉末催化劑的活性降低，為了恢復(fù)固體粉末催化劑的活性，需要在催化裂化裝置的再生器中通入0.2MPa壓縮空氣將固體粉末催化劑表面積碳燒去。固體粉末催化劑在再生器內(nèi)的燒焦過程一方面使固體粉末催化劑除去表面積碳恢復(fù)活性，另一方面會產(chǎn)生700°C左右的高溫?zé)煔猓以偕鸁煔庵羞€含有一定量的CO。
[0004]再生煙氣的綜合利用途徑一般有兩個:一是再生煙氣驅(qū)動煙氣輪機(jī)，煙氣輪機(jī)帶動主風(fēng)機(jī)(即為再生器燒焦提供壓縮空氣的壓縮機(jī))。另外低壓的再生煙氣通過一氧化碳焚燒爐，進(jìn)一步加氧氣，使再生煙氣中的CO充分燃燒，高溫?zé)煔馔ㄟ^加熱水產(chǎn)生蒸汽回收熱能。這兩路換能量回收設(shè)備運行過程中，切換是不可避免的，水封罐就相當(dāng)一個切換閥。
[0005]水封罐的工作原理如下，水封罐有兩種工作狀態(tài):一種是使再生煙氣通過的開啟狀態(tài)；另外一種是使再 生煙氣隔斷的關(guān)閉狀態(tài)。見圖1現(xiàn)有的水封罐:當(dāng)水封罐處于開啟狀態(tài)時:壓力一般為0.01~0.015Mpa、溫度為650~750°C高溫再生煙氣由煙氣入口管4進(jìn)入水封罐內(nèi)，然后從水封罐殼體I及隔熱襯里5與再生煙氣入口管4形成的環(huán)形通道折返向上，并由煙氣出口管3排出。在水封罐開啟狀態(tài)下，壓力為0.01~0.015Mpa，溫度650~750°C高溫再生煙氣通過水封罐，也就是說水封罐僅僅作為再生煙氣經(jīng)過的一個通道，由于溫度的原因，在水封罐設(shè)計過程中要求所有內(nèi)構(gòu)件選材要滿足耐高溫要求。
[0006]當(dāng)水封罐處于關(guān)閉狀態(tài)時:水封罐由開啟狀態(tài)而切換成關(guān)閉狀態(tài)時需要進(jìn)行如下操作:通過水進(jìn)出口 10往水封罐內(nèi)筒2中注水，當(dāng)水封罐內(nèi)筒2水位超過溢流口管8時，水就會從溢流口管8流出進(jìn)入水封罐外部調(diào)控水封罐水位的溢流口小水封罐9,溢流口小水封罐9由上而下分別設(shè)有溢流管、補(bǔ)水管和放水管。水封罐溢流口管8下沿到煙氣入口管3的下沿高度為h，設(shè)計時必須保證由高差h水位差產(chǎn)生的液體靜壓差大于煙氣入口和煙氣出口之間的壓差，這樣才能保證水把再生煙氣封住，實現(xiàn)再生煙氣關(guān)閉狀態(tài)。
[0007]當(dāng)水封罐由關(guān)閉狀態(tài)切換成開啟狀態(tài)時，只要把通過水進(jìn)出口 10把水封罐內(nèi)筒2中的水放掉即可以實現(xiàn)。
[0008]現(xiàn)有的水封罐存在如下問題，水封罐就如一個兩位式切斷閥，在生產(chǎn)過程中不是處于開啟狀態(tài)就是處于關(guān)閉狀態(tài)。兩種工作狀態(tài)決定水封罐內(nèi)溫度處于交替變化中。當(dāng)水封罐處于開啟狀態(tài)時，650°C ~750°C高溫再生煙氣直接與內(nèi)構(gòu)件接觸。因此，水封罐內(nèi)所有與高溫再生煙氣直接接觸的金屬內(nèi)件例如:內(nèi)筒2、煙氣入口管3、溢流口 8、水進(jìn)出口管10等材質(zhì)均選用耐高溫的奧氏體不銹鋼材料。
[0009]金屬材料受熱會產(chǎn)生熱膨脹，奧氏體不銹鋼在650°C ?750°C線脹系數(shù)約為a =18xlCT6 ο
[0010]用奧氏體不銹鋼制成的內(nèi)筒2，由于受熱膨脹造成局部多處向內(nèi)凸起變形是目前普遍存在的問題。
[0011]問題產(chǎn)生原因如下:在水封罐開啟狀態(tài)下，內(nèi)筒2溫度與煙氣溫度基本相同，用奧氏體不銹鋼制成的內(nèi)筒2受熱會膨脹變形，膨脹變形沿著內(nèi)筒的軸向和圓周方向，假如內(nèi)筒2高度為4000mm，直徑為3800mm，，按內(nèi)筒溫度為700°C計算下來，此水封罐內(nèi)筒2軸向膨脹量:4000x700°C xl8xl(T6 =50.4mm;周向膨脹量:3.14x3800x700。。xl8xl(T6 =150.3mm。
[0012]通過計算得知，內(nèi)筒2的受熱膨脹變形是很大的，目前水封罐結(jié)構(gòu)設(shè)計上沒有很好考慮解決膨脹吸收問題，以至于造成內(nèi)筒變形。由于內(nèi)筒2外部有固體隔熱襯里5約束，所以內(nèi)筒2在受熱膨脹變形時只能強(qiáng)迫其向內(nèi)凸起而產(chǎn)生變形，這種變形是永久的，并不會因溫度降低而恢復(fù)，并且隨著使用過程中兩種狀態(tài)切換次數(shù)的增加，變形會越來越嚴(yán)重。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種催化裂化再生煙氣水封罐及防止內(nèi)筒變形的方法。
[0014]為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種催化裂化再生煙氣水封罐，包括:水封罐內(nèi)筒、軸向熱膨脹裝置、周向熱膨脹裝置，所述水封罐內(nèi)筒2溢流口管8處設(shè)置有軸向熱膨脹裝置，軸向熱膨脹裝置由圓筒形內(nèi)套6、環(huán)板封堵、金屬波紋管7構(gòu)成，圓筒形內(nèi)套6—端與水封罐內(nèi)筒2連接，圓筒形內(nèi)套6另一端與帶內(nèi)孔的環(huán)板封堵連接，環(huán)板封堵的內(nèi)孔與連通溢流口管8的金屬波紋管7外壁固定連接；所述水封罐內(nèi)筒2壁板圓周上設(shè)置有受力變形吸收內(nèi)筒2受熱周向膨脹的周向熱膨脹裝置，周向熱膨脹裝置由均布在水封罐內(nèi)筒2壁板上的若干個縱向U形金屬波紋11組成。
[0015]一種催化裂化再生煙氣水封罐，所述水封罐內(nèi)筒2壁板圓周上的縱向U形金屬波紋11設(shè)置為4個，每隔為90°，且沿圓周均勻布置。
[0016]一種催化裂化再生煙氣水封罐，所述U形金屬波紋11用薄板整體壓制成型，金屬波紋管的波數(shù)至少為2個；U形金屬波11的材質(zhì)與內(nèi)筒2的材質(zhì)相同或相近。
[0017]一種催化裂化再生煙氣水封罐防止內(nèi)筒變形的方法，其步驟如下:
1、軸向熱膨脹的改進(jìn)措施
1)在水封罐內(nèi)筒2溢流口管8處加一圓筒形內(nèi)套6，圓筒形內(nèi)套6向內(nèi)延伸，圓筒形內(nèi)套6的一端與內(nèi)筒2焊在一起、另一端用一帶內(nèi)孔的環(huán)板封堵并與圓筒形內(nèi)套6焊在一起，環(huán)板的內(nèi)孔直徑比溢流口管8外徑大，溢流口管8能穿過環(huán)板內(nèi)孔，并把溢流口管8與環(huán)板焊在一起；這樣就使水封罐溢流口管8在水封罐殼體I與內(nèi)筒2之間焊縫長度增大，有利于采取技術(shù)措施使溢流口管8受力變形吸收內(nèi)筒2的軸向熱膨脹；
2)、降低水封罐溢流口管8在水封罐殼體I與內(nèi)筒2之間這段長度的剛性，是采用剛性相比對小的奧氏體不銹鋼制作的金屬波紋管7 ；
2、周向熱膨脹的改進(jìn)措施，是在內(nèi)筒2圓周每隔90°加一個縱向U形金屬波11，U形金屬波11用奧氏體不銹鋼薄板制作，U形金屬波11的剛度要小于內(nèi)筒2的剛度，在內(nèi)筒2受熱產(chǎn)生周向膨脹時，剛度比較小的U形金屬波11首先被壓縮變形，內(nèi)筒2壁板避免產(chǎn)生變形，當(dāng)水封罐切換到關(guān)閉狀態(tài)時，溫度降低U形金屬波11復(fù)原。
[0018]由于采用如上所述的技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下優(yōu)越性
一種催化裂化再生煙氣水封罐及防止內(nèi)筒變形的方法，基于水封罐在使用過程中由于受熱膨脹引起的內(nèi)筒向內(nèi)凸出變形原因分析，找到了解決水封罐內(nèi)筒受熱膨脹吸收問題的關(guān)鍵，如果受熱膨脹能有效地被吸收，內(nèi)筒的變形問題就能得到控制。由于內(nèi)筒的受熱膨脹分為軸向膨脹和圓周方向膨脹。由內(nèi)筒的結(jié)構(gòu)知道，靠其本身變形來吸收內(nèi)筒近50mm的軸向熱膨脹是不可能的。
[0019]本發(fā)明采用水封罐溢流口管吸收膨脹的方法，增加吸收變形的長度同事降低水封罐溢流管的剛度，使其能有效吸收因內(nèi)筒受熱產(chǎn)生的軸向膨脹。同樣，在內(nèi)筒圓周每隔90°加一個縱向U形金屬波，U形金屬波的剛度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于內(nèi)筒的剛度，在內(nèi)筒受熱產(chǎn)生周向膨脹時，剛度比較小的U形金屬波首先被壓縮變形，而內(nèi)筒壁不會產(chǎn)生變形。解決了現(xiàn)有水封罐因膨脹吸收問題，避免了內(nèi)筒2在受熱膨脹變形時只能強(qiáng)迫其向內(nèi)凸起而產(chǎn)生的永久變形。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是現(xiàn)有水封罐的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是催化裂化再生煙氣水封罐的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是圖2內(nèi)筒的截面圖；
圖4是圖3局部I的放大圖；
圖中:水封罐殼體1、內(nèi)筒2、煙氣出口管3、再生煙氣入口管4、固體隔熱襯里5、圓筒形內(nèi)套6、金屬波紋管7、溢流口管8、溢流口小水封罐9、水進(jìn)出口 10、U形金屬波11。
【具體實施方式】
[0021]如圖2、3、4所示，一種催化裂化再生煙氣水封罐，包括:水封罐內(nèi)筒、軸向熱膨脹裝置、周向熱膨脹裝置，所述水封罐內(nèi)筒2溢流口管8處設(shè)置有軸向熱膨脹裝置，軸向熱膨脹裝置由圓筒形內(nèi)套6、環(huán)板封堵、金屬波紋管7構(gòu)成，圓筒形內(nèi)套6—端與水封罐內(nèi)筒2連接，圓筒形內(nèi)套6另一端與帶內(nèi)孔的環(huán)板封堵連接，環(huán)板封堵的內(nèi)孔與連通溢流口管8的金屬波紋管7外壁固定連接；所述水封罐內(nèi)筒2壁板圓周上設(shè)置有受力變形吸收內(nèi)筒2受熱周向膨脹的周向熱膨脹裝置，周向熱膨脹裝置由均布在水封罐內(nèi)筒2壁板上的若干個縱向U形金屬波紋11組成。
[0022]所述水封罐內(nèi)筒2壁板圓周上的縱向U形金屬波紋11設(shè)置為4個，每隔為90°，且沿圓周均勻布置。所述U形金屬波紋11用薄板整體壓制成型，金屬波紋管的波數(shù)至少為2個；U形金屬波11的材質(zhì)與內(nèi)筒2的材質(zhì)相同或相近。
[0023]一種催化裂化再生煙氣水封罐防止內(nèi)筒變形的方法，其步驟如下:
1、軸向熱膨脹的改進(jìn)措施
I)在水封罐內(nèi)筒2溢流口管8處加一圓筒形內(nèi)套6，圓筒形內(nèi)套6向內(nèi)延伸，圓筒形內(nèi)套6的一端與內(nèi)筒2焊在一起、另一端用一帶內(nèi)孔的環(huán)板封堵并與圓筒形內(nèi)套6焊在一起，環(huán)板的內(nèi)孔直徑比溢流口管8外徑大，溢流口管8能穿過環(huán)板內(nèi)孔，并把溢流口管8與環(huán)板焊在一起；這樣就使水封罐溢流口管8在水封罐殼體I與內(nèi)筒2之間焊縫長度增大，有利于采取技術(shù)措施使溢流口管8受力變形吸收內(nèi)筒2的軸向熱膨脹；
2)、降低水封罐溢流口管8在水封罐殼體I與內(nèi)筒2之間這段長度的剛性，是采用剛性相比對小的奧氏體不銹鋼制作的金屬波紋管7 ；
2、周向熱膨脹的改進(jìn)措施，是在內(nèi)筒2圓周每隔90°加一個縱向U形金屬波11，U形金屬波11用奧氏體不銹鋼薄板制作，U形金屬波11的剛度要小于內(nèi)筒2的剛度，在內(nèi)筒2受熱產(chǎn)生周向膨脹時，剛度比較小的U形金屬波11首先被壓縮變形，內(nèi)筒2壁板避免產(chǎn)生變形，當(dāng)水封罐切換到關(guān)閉狀態(tài)時，溫度降低U形金屬波11復(fù)原。
[0024]具體的實施方案如下，
基于水封罐在使用過程中由于受熱膨脹引起的內(nèi)筒向內(nèi)凸出變形原因分析，解決水封罐內(nèi)筒受熱膨脹吸收問題是關(guān)鍵，如果受熱膨脹能有效地被吸收，內(nèi)筒的變形問題就能得到控制。由于內(nèi)筒的受熱膨脹分為軸向膨脹和圓周方向膨脹兩部分，解決問題也從這兩部分入手。
[0025]對于內(nèi)筒的軸向膨脹問題，由內(nèi)筒的結(jié)構(gòu)知道，約束其軸向膨脹的主要約束點在于水封罐的溢流口接管處，水封罐的溢流口接管外端與水封罐殼體焊接，內(nèi)端與內(nèi)筒焊接，且水封罐殼體與內(nèi)筒的間距僅為隔熱襯里層厚度，一般IOOmm左右，IOOmm長的管子，靠其本身變形來吸收內(nèi)筒近50_的軸向熱膨脹是不可能的。水封罐溢流口管吸收膨脹的思路就是增加吸收變形的長度同事降低水封罐溢流管的剛度，使其能有效吸收因內(nèi)筒受熱產(chǎn)生的軸向膨脹。
[0026]1、解決軸向熱膨脹問題的方案，是在水封罐內(nèi)筒2溢流口管8處加一圓筒形內(nèi)套
6,圓筒形內(nèi)套6向內(nèi)延伸，圓筒形內(nèi)套6的一端與內(nèi)筒2焊在一起、另一端用一帶內(nèi)孔的環(huán)板封堵并與圓筒形內(nèi)套6焊在一起，環(huán)板的內(nèi)孔直徑比溢流口管8外徑略大，溢流口管8能穿過環(huán)板內(nèi)孔，并把溢流口管8與環(huán)板焊在一起。這樣就使水封罐溢流口管8在水封罐殼體I與內(nèi)筒2之間焊縫長度增大，有利于采取技術(shù)措施使溢流口管8受力變形吸收內(nèi)筒2的軸向熱膨脹；并且降低水封罐溢流口管8在水封罐殼體I與內(nèi)筒2之間這段長度的剛性，解決的辦法就是在這段管中間，把這段剛性極大的奧氏體不銹鋼管替換成剛性較小的奧氏體不銹鋼制作的金屬波紋管7。
[0027]2、解決周向熱膨脹問題的方案，是同解決軸向熱膨脹的思路相同，就是在內(nèi)筒2圓周每隔90°加一個縱向U形金屬波11，U形金屬波11用奧氏體不銹鋼薄板制作，U形金屬波11的剛度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于內(nèi)筒2的剛度，在內(nèi)筒2受熱產(chǎn)生周向膨脹時，剛度比較小的U形金屬波11首先被壓縮變形，而內(nèi)筒2壁板不會產(chǎn)生變形。當(dāng)水封罐切換到關(guān)閉狀態(tài)時，隨著溫度降低，U形金屬波11復(fù)原。
【權(quán)利要求】
1.一種催化裂化再生煙氣水封罐，包括:水封罐內(nèi)筒、其特征在于:所述水封罐內(nèi)筒2溢流口管8處設(shè)置有軸向熱膨脹裝置，軸向熱膨脹裝置由圓筒形內(nèi)套6、環(huán)板封堵、金屬波紋管7構(gòu)成，圓筒形內(nèi)套6 —端與水封罐內(nèi)筒2連接，圓筒形內(nèi)套6另一端與帶內(nèi)孔的環(huán)板封堵連接，環(huán)板封堵的內(nèi)孔與連通溢流口管8的金屬波紋管7外壁固定連接；所述水封罐內(nèi)筒2壁板圓周上設(shè)置有受力變形吸收內(nèi)筒 2受熱周向膨脹的周向熱膨脹裝置，周向熱膨脹裝置由均布在水封罐內(nèi)筒2壁板上的若干個縱向U形金屬波紋11組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種催化裂化再生煙氣水封罐，其特征在于:所述水封罐內(nèi)筒2壁板圓周上的縱向U形金屬波紋11設(shè)置為4個，每隔為90°，且沿圓周均勻布置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種催化裂化再生煙氣水封罐，其特征在于:所述U形金屬波紋11用薄板整體壓制成型，金屬波紋管的波數(shù)至少為2個；U形金屬波11的材質(zhì)與內(nèi)筒2的材質(zhì)相同或相近。
4.一種催化裂化再生煙氣水封罐防止內(nèi)筒變形的方法，其特征在于:其步驟如下: 一、軸向熱膨脹的改進(jìn)措施 1)、在水封罐內(nèi)筒2溢流口管8處加一圓筒形內(nèi)套6，圓筒形內(nèi)套6向內(nèi)延伸，圓筒形內(nèi)套6的一端與內(nèi)筒2焊在一起、另一端用一帶內(nèi)孔的環(huán)板封堵并與圓筒形內(nèi)套6焊在一起，環(huán)板的內(nèi)孔直徑比溢流口管8外徑大，溢流口管8能穿過環(huán)板內(nèi)孔，并把溢流口管8與環(huán)板焊在一起；這樣就使水封罐溢流口管8在水封罐殼體I與內(nèi)筒2之間焊縫長度增大，有利于采取技術(shù)措施使溢流口管8受力變形吸收內(nèi)筒2的軸向熱膨脹； 2)、降低水封罐溢流口管8在水封罐殼體I與內(nèi)筒2之間這段長度的剛性，是采用剛性相比對小的奧氏體不銹鋼制作的金屬波紋管7 ； 二、周向熱膨脹的改進(jìn)措施，是在內(nèi)筒2圓周每隔90°加一個縱向U形金屬波11，U形金屬波11用奧氏體不銹鋼薄板制作，U形金屬波11的剛度要小于內(nèi)筒2的剛度，在內(nèi)筒2受熱產(chǎn)生周向膨脹時，剛度比較小的U形金屬波11首先被壓縮變形，內(nèi)筒2壁板避免產(chǎn)生變形，當(dāng)水封罐切換到關(guān)閉狀態(tài)時，溫度降低U形金屬波11復(fù)原。
【文檔編號】F16K13/10GK103899794SQ201410084753
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年3月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月10日
【發(fā)明者】劉秀琴, 李輝, 馬小琪, 陳雷, 張強(qiáng), 石曼麗, 高丹萍 申請人:洛陽匯通石化工程有限公司