丙烷脱氢油气一体化设备装置的制作方法

本实用新型涉及一种丙烷脱氢油气一体化设备装置。

背景技术：

随着丙烷脱氢制丙烯技术的不断完善，以及丙烯市场的需求量的增加，丙烷脱氢制丙烯技术越来越受到技术开发企业和需求市场的重视，整个装置的能耗也被提上了日程，其中丙烷脱氢反应器出来的高温反应气的热量充分利用也引起了关注。

在这种工艺流程中，从丙烷脱氢反应器产出的反应气温度在560～650℃左右，经丙烷气换热器需降温至130～150℃以满足下游工艺的要求，同时将原料丙烷气体温度由37℃升至420～460℃，以满足原料丙烷气进入丙烷脱氢反应器的温度要求。

现常见的丙烷脱氢反应器工艺气进出料换热器是高温反应气走管程，原料丙烷气走壳程，并且以卧式为主，由于反应气中含有少量的细灰，长周期运行容造成堵塞现象甚至换热管泄漏。

该换热器可以将反应器进料从37℃加热至450℃，反应气可以从～600℃冷却至130℃，热端温差为150℃，热端温差越低，说明换热性能越好，装置燃料消耗越少。然而，实际生产中该换热器的换热性能长周期后达不到设计值，导致丙烯产量减少。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题在于，提供一种改进的丙烷脱氢油气一体化设备装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种丙烷脱氢油气一体化设备装置，包括汽包设备、换热装置、以及自然水循环回路和强制循环回路；

所述汽包设备包括筒体，所述换热装置包括由上至下分布的反应气入口管、蒸发段、换热段、反应气出气管，反应气由上端的所述反应气入口管向下进入所述换热装置；

所述蒸发段包括蒸发筒、若干第一换热管、以及循环水分布器，所述第一换热管在所述蒸发筒内间隔并排设置，且轴向竖直设置，让所述反应气通过向下流动；

所述强制循环回路让所述汽包设备的水由所述蒸发筒内部上端向所述第一换热管外喷淋冷却；

所述自然水循环回路分别由所述蒸发筒的侧壁的上下端连通至所述蒸发筒内，以让所述蒸发筒内的蒸汽与所述汽包设备循环流通；

所述换热段包括换热筒、若干第二换热管，所述第二换热管在所述换热筒内间隔并排设置，且轴向竖直设置；

所述第二换热管与所述第一换热管连通，以让反应气通过向下流动，并经所述反应气出气管向下流出；

所述换热筒的侧壁的上下端分别设有丙烷出口、丙烷入口，以让丙烷气从所述丙烷入口进入所述换热筒，对所述第二换热管内的反应气冷却，再从所述丙烷出口流出。

优选地，所述蒸发段还包括循环水分布器，所述循环水分布器设置在所述蒸发筒内，并与所述汽包设备内腔连通，以让所述汽包设备的水经所述循环水分布器向所述换热管外喷淋冷却。

优选地，在所述蒸发筒的侧壁的上下端分别设置有上升接口、下降接口，所述上升接口、下降接口分别与所述汽包设备内腔连通，形成所述自然水循环回路。

优选地，所述换热装置还包括连接在所述蒸发段和换热段之间的中间管箱，所述中间管箱将所述第一换热管下端出来的反应气向所述第二换热管均匀分配。

优选地，所述换热筒内壁由上至下分布有若干折流板，且相邻的折流板之间在水平方向交错，形成上下连通且曲折的折流通道，供所述丙烷入口进入的丙烷气经所述折流通道向上流通至所述丙烷出口流出。

优选地，所述换热筒的上下两端分别设有对所述第二换热管的上下两端定位的上管板、下管板，所述上管板、下管板之间还设有用于对各所述折流板支撑，以限定各所述折流板之间的间距的定距管，两相邻所述折流板之间还设有导流板，限定丙烷气体的流动方向。

优选地，所述定距管上设有与所述丙烷入口相对的防冲板，在所述换热筒的中部沿轴向设有消音板，所述消音板位于所述防冲板与所述丙烷入口相背的一侧，且所述消音板的侧向延伸方向与所述防冲板垂直。

优选地，所述反应气出气管的下端设有出气口，所述反应气出气管内设有对所述换热段的下端进行支撑的弹性支撑结构，以在所述换热段的下端进行缓冲。

优选地，所述弹性支撑结构包括上封头、膨胀节，所述上封头呈开口朝上的碗状，且底部开设有通气孔，所述膨胀节呈筒状，一端与所述通气孔的周边连接，另一端与所述反应气出气管的出气口边缘连接，所述膨胀节的侧壁的断面呈波纹型、c形、u形中的一种或组合。

优选地，所述上封头内侧面沿周向分布有至少两块导向板，所述导向板周向位置固定，以让所述第二换热管下端的反应气向所述通气孔流动。

实施本实用新型的丙烷脱氢油气一体化设备装置，具有以下有益效果：通入丙烷脱氢油气一体化设备，高温反应气经废热锅炉蒸发段进行热交换，产生中低压或者高压饱和蒸汽以便它用。反应气先经废热锅炉蒸发段将温度降至约500℃，即为经热量核算可以满足丙烷气换热段的反应气温度值，为丙烷气换热段的选材和设计制造运行提供了可靠的保证，既可以达到工艺气降温和原料丙烷气体升温的作用，又可以将能量充分回收利用；并且本装置为立式火管式设备，避免了反应气中灰尘的集聚，废热锅炉蒸发段增加了强制循环系统，进一步保障了设备的长周期运行。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型实施例中的丙烷脱氢油气一体化设备装置的结构原理示意图；

图2是图1中换热装置的反应气入口管、蒸发段的组装示意图；

图3是图1中换热装置的换热段、反应气出口管的组装示意图；

图4是图3中a-a向剖面示意图；

图5是图3中b-b向剖面示意图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

如图1所示，本实用新型一个优选实施例中的丙烷脱氢油气一体化设备装置包括汽包设备1、换热装置2、以及自然水循环回路a和强制循环回路b。

结合图1至图3所示，汽包设备1起容水、容汽和汽水分离的作用；汽包设备1包括汽包筒体11，换热装置2包括由上至下分布的反应气入口管21、蒸发段22、换热段23、反应气出气管24，560～650℃的反应气由上端的反应气入口管21向下进入换热装置2，经过换热冷却后，再从下端的反应气出气管24排出。

蒸发段22包括蒸发筒221、若干第一换热管222、以及循环水分布器223，第一换热管222在蒸发筒221内间隔并排设置，且轴向竖直设置，让反应气通过向下流动。

强制循环回路b让汽包设备1的水由蒸发筒221内部上端向第一换热管222外喷淋冷却，对流过第一换热管222的反应气冷却降温，反应气的温度降至500℃，蒸发筒221内可产生压力为0.8～11.0mpa对应饱和温度的饱和蒸汽。

自然水循环回路a分别由蒸发筒221的侧壁的上下端连通至蒸发筒221内，以让蒸发筒221内的蒸汽与汽包设备1循环流通。蒸发筒221内产生1.6mpa、200℃的饱和蒸汽，饱和蒸汽在汽包设备1内进行汽水分离后通过与汽包设备1连接的饱和蒸汽管进入蒸汽管网。

换热段23包括换热筒231、若干第二换热管232，第二换热管232在换热筒231内间隔并排设置，且轴向竖直设置。第二换热管232与第一换热管222连通，以让反应气通过向下流动，并经反应气出气管24向下流出。反应气通过换热段23需降温至130～150℃以满足下游工艺的要求。

换热筒231的侧壁的上下端分别设有丙烷出口2311、丙烷入口2312，丙烷入口2312与原料丙烷气相连，以让丙烷气从丙烷入口2312进入换热筒231，对第二换热管232内的反应气冷却，丙烷气通过后会被加热，将原料丙烷气体温度由37℃升至420～460℃，以满足原料丙烷气进入丙烷脱氢反应器的温度要求，加热后的丙烷气再从丙烷出口2311流出进入丙烷脱氢反应器。

换热装置2为立式设备既避免了细灰的集聚或堵塞，又最大程度的利用废热锅炉设备回收了反应气中的热量，使反应气在降温同时产生中低压或者高压饱和蒸汽，达到了更充分利用高温反应气中热量的作用；并且还降低了丙烷气换热段23的运行温度，增加了该装置运行安全可靠，进而有效的提高了整个系统运行的稳定性和可靠性。

通入丙烷脱氢油气一体化设备，高温反应气经废热锅炉蒸发段22进行热交换，产生中低压或者高压饱和蒸汽以便它用。

反应气先经废热锅炉蒸发段22将温度降至约500℃，即为经热量核算可以满足丙烷气换热段23的反应气温度值，为丙烷气换热段23的选材和设计制造运行提供了可靠的保证，既可以达到工艺气降温和原料丙烷气体升温的作用，又可以将能量充分回收利用；并且本装置为立式火管式设备，避免了反应气中灰尘的集聚，废热锅炉蒸发段22增加了强制循环系统，进一步保障了设备的长周期运行。

蒸发段22、换热段23均采用列管式换热管结构，蒸发段22的上端管板采用厚度为28mm左右的挠性薄管板结构，管板与蒸发筒221连接的肘节有挠性扳边，该结构可有效的降低蒸发段22的上端管板的温差应力并吸收蒸发筒221间的膨胀应力，提高设备运行的安全性和可靠性。换热段23的上端管板采用固定厚管板结构，通过内置弹性支撑结构26吸收换热段23的管壳程膨胀差。

汽包设备1主要的包括部件为：端部封头12、汽包筒体11、人孔、鞍式支座、液位计、放空口、给水口、安全阀口、蒸汽出口、排污口、上升管口13、下降管口13、汽水分离装置、强制循环水出口。汽水分离装置为二级分离，和常规汽包中的汽水分离装置类似。

循环水分布器223设置在蒸发筒221内，并与汽包设备1内腔连通，以在水泵的驱动下，让汽包设备1的水经循环水分布器223向换热管外喷淋冷却，对第一换热管222内的反应气降温。

在蒸发筒221的侧壁的上下端分别设置有上升接口2211、下降接口2212，上升接口2211、下降接口2212分别经汽包设备1的上升管口13、下降管口14与汽包设备1内腔连通，形成自然水循环回路a。

换热装置2还包括连接在蒸发段22和换热段23之间的中间管箱25，中间管箱25将第一换热管222下端出来的反应气向第二换热管232均匀分配，比如让气体通过分布有网孔的网板均匀的向下流动。

蒸发段22、换热段23等各段均设置人孔及手孔，以便于检修。各段中反应气的流速一般为30m/s～80m/s，实际流速均需根据反应气中的具体所含细灰量，将反应气的流速控制在合理范围之内，以避免积灰或者磨损，并且还能达到很好的换热效果。

优选地，换热筒231内壁由上至下分布有若干折流板233，且相邻的折流板233之间在水平方向交错，形成上下连通且曲折的折流通道，供丙烷入口2312进入的丙烷气经折流通道向上流通至丙烷出口2311流出，为了让丙烷充分的与第二换热管232内的反应气换热。

进一步地，换热筒231的上下两端分别设有对第二换热管232的上下两端定位的上管板、下管板，上管板、下管板之间还设有用于对各折流板233支撑，以限定各折流板233之间的间距的定距管234。优选地，两相邻折流板233之间还设有导流板237，限定丙烷气体的流动方向。

如图4所示，定距管234上设有与丙烷入口2312相对的防冲板235，防止丙烷对换热筒231内的部件造成影响，还让气体能扩散进入，能均匀的换热。

在换热筒231的中部沿轴向设有消音板236，消音板236位于防冲板235与丙烷入口2312相背的一侧，且消音板236的侧向延伸方向与防冲板235垂直，对进入的气体进行遮挡，避免气体进入时产生大的噪音。

反应气出气管24的下端设有出气口，反应气出气管24内设有对换热段23的下端进行支撑的弹性支撑结构26，以在换热段23的下端进行缓冲，吸收换热段23的换热筒231的管壳程膨胀差。

结合图3所示，弹性支撑结构26包括上封头261、膨胀节262，上封头261呈开口朝上的碗状，且底部开设有通气孔，膨胀节262呈筒状，一端与通气孔的周边连接，另一端与反应气出气管24的出气口边缘连接，膨胀节262的侧壁的断面呈波纹型，在其他实施例中，也可为c形、u形中的一种，也可为波纹型、c形、u形的组合，依靠弹性变形力吸收膨胀差。

结合图5所示，上封头261内侧面沿周向分布有三块导向板263，导向板263的数量也可为两块或多于两块的其他数量，导向板263周向位置固定，以让第二换热管232下端的反应气向通气孔流动。

换热段23、反应气出气管24、弹性支撑结构26等也可作为丙烷脱氢油气换热装置2应用到其他类型的丙烷脱氢油气换热结构上。

可以理解地，上述各技术特征可以任意组合使用而不受限制。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。