适用于油气急冷器防止结焦的装置及轻油裂解制烯烃装置的制作方法

[0001]
本实用新型涉及石油化工、煤化工领域，具体涉及一种适用于油气急冷器防止结焦的装置及轻油裂解制烯烃装置。


背景技术：

[0002]
急冷器撤热对于整个工艺装置的运行至关重要，油气急冷器作为核心设备，用来将上游设备出口较高温度的油气快速冷却，减少二次反应，同时利用油气热量发生高压蒸汽，充分回收热量并实现节能降耗。
[0003]
反应油气中含乙烯、丙烯、芳香烃等馏分及催化剂粉末，在换热管的管壁因冷凝，会有烃类物质黏附在管壁，高温下易缩聚形成焦炭，导致油气急冷器设备内结焦严重，设备磨损和堵塞会引起油气急冷器的阻力降增大，进一步引起上游设备的压力上升，此情况持续发展，如不迅速停车，两设备压力反转，油气串入上游设备，甚至会导致上游设备爆炸等无法想象的后果。
[0004]
目前已建成的设备在运行过程中发现都有不同程度结焦现象，需要定期停车对设备进行清焦，设备运行周期短，维护检修难度大，给企业造成较大损失，结焦已成为此类装置亟待改善或解决的问题。
[0005]
为减缓油气急冷器正常运行工况下设备磨损和堵塞现象的发生，提高设备使用寿命及运行周期，在油气急冷器的工程设计中已采取一些有效措施：1)控制油气流速，减小磨损；2)内管材质选用耐磨性能好的合金管；3)入口装有高温耐磨套管及采用耐磨镀层；4)控制油气出口温度；5)发生高参数饱和蒸汽，提高管束壁温等等。采取以上措施，在一定程度上减轻了结焦现象。
[0006]
但是因急冷器结构型式、油气组成及温度等特点，开工阶段由于汽水侧炉水温度较低，反应油气较正常运行状态时更易冷凝结焦，较大程度上直接影响了装置运行周期和寿命。为减缓开工工况下的结焦堵塞现象，目前已建成装置基本上都采用在油气侧通入高压蒸汽加热炉水的方式，利用油气急冷器本身换热结构，实现将炉水加热至正常操作温度的目的，提高管壁的壁温。此种措施虽然减缓了开工结焦问题，但在油气侧会产生大量凝结水，对管道和衬里造成损坏，降低设备寿命。


技术实现要素：

[0007]
本实用新型提供了一种适用于油气急冷器防止结焦的装置及轻油裂解制烯烃装置，以解决急冷器冷凝结焦的问题。
[0008]
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种适用于油气急冷器防止结焦的装置，包括：汽包，设置有汽包炉水入口与汽包炉水出口；急冷器，设置有急冷器炉水入口与急冷器炉水出口，汽包炉水出口与急冷器炉水入口连接；蒸汽混合喷射器，设置有蒸汽混合喷射器炉水入口、蒸汽混合喷射器炉水出口和加热蒸汽入口，蒸汽混合喷射器炉水入口与急冷器炉水出口连接，蒸汽混合喷射器炉水出口与汽包炉水入口连接，加热蒸汽入口
能够向蒸汽混合喷射器内输送用于加热炉水温度的加热蒸汽。
[0009]
进一步地，汽包具有正常液位，在竖直方向上，汽包的正常液位的上表面与蒸汽混合喷射器炉水出口的高度差h为5～10m。
[0010]
进一步地，蒸汽混合喷射器总热负荷为适用于油气急冷器防止结焦的装置的额定蒸发负荷的20～40％。
[0011]
进一步地，蒸汽混合喷射器的引射水的质量流量为急冷器的额定产汽量的6～10倍。
[0012]
进一步地，汽包炉水出口通过下降管路与急冷器炉水入口连接。
[0013]
进一步地，汽包炉水入口通过上升管路与急冷器炉水出口连接，蒸汽混合喷射器设置在上升管路上。
[0014]
进一步地，蒸汽混合喷射器的最小流通面积大于或者等于上升管路的横截面积。
[0015]
进一步地，汽包的上壁设置有饱和蒸汽出口，饱和蒸汽出口上设置有用于控制开度大小的放空阀。
[0016]
进一步地，汽包的底壁上设置有排污管。
[0017]
本实用新型还提供了一种轻油裂解制烯烃装置，包括上述适用于油气急冷器防止结焦的装置和反应器，反应器与急冷器上端设置的油气入口连接。
[0018]
本实用新型的有益效果是，通过加热蒸汽入口向蒸汽混合喷射器内输送加热蒸汽，利用蒸汽热源在汽水侧对汽包内的炉水进行加热，形成冷热流体密度差推动力，实现自然循环方式，提高炉水及急冷器的管束壁温，避免开工初期急冷器发生冷凝结焦问题。
附图说明
[0019]
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
[0020]
图1为本实用新型实施例的结构示意图；
[0021]
图2为图1中汽包的结构示意图；
[0022]
图3为图1中急冷器的结构示意图；
[0023]
图4为图1中蒸汽混合喷射器的结构示意图。
[0024]
图中附图标记：1、汽包；2、饱和蒸汽出口；3、下降管路；4、油气出口；5、油气入口；6、蒸汽混合喷射器；7、急冷器；8、加热蒸汽入口；9、上升管路；10、排污管。
具体实施方式
[0025]
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
[0026]
如图1至图4所示，本实用新型实施例提供了一种适用于油气急冷器防止结焦的装置，包括汽包1、急冷器7和蒸汽混合喷射器6。汽包1设置有汽包炉水入口与汽包炉水出口。急冷器7设置有急冷器炉水入口与急冷器炉水出口，汽包炉水出口与急冷器炉水入口连接。蒸汽混合喷射器6设置有蒸汽混合喷射器炉水入口、蒸汽混合喷射器炉水出口和加热蒸汽入口8，蒸汽混合喷射器炉水入口与急冷器炉水入口连接，蒸汽混合喷射器炉水出口与汽包
炉水出口连接，加热蒸汽入口8能够向蒸汽混合喷射器6内输送用于加热炉水温度的加热蒸汽。
[0027]
通过加热蒸汽入口8向蒸汽混合喷射器6内输送加热蒸汽，利用蒸汽热源在汽水侧对汽包1内的炉水进行加热，形成冷热流体密度差推动力，实现自然循环方式，提高炉水及急冷器7的管束壁温，避免开工初期急冷器7发生冷凝结焦问题。
[0028]
本实施例中炉水温度能够加热至200～350℃，急冷器7的管束壁温能够预热至210～330℃，从而可以避免急冷器7发生冷凝结焦问题。
[0029]
本实施例中急冷器7上端设置有油气入口5，急冷器7的下端设置有油气出口4，通过上述油气出口4和油气入口5可以在正常工作时向急冷器7内通入反应油气。需要说明的是，反应油气通过急冷器7，需要迅速降低温度，过程中只换热不发生反应，利用急冷器7进口高温位反应油气的热量来发生蒸汽，能够产生高压(9.8mpa(g))饱和蒸汽，该高压饱和蒸汽为正常工作时通过急冷器7产生的蒸汽。
[0030]
本实施例中，汽包1具有正常液位，在竖直方向上，汽包1的正常液位的上表面与蒸汽混合喷射器炉水出口的高度差h为5～10m。由于开工时水系统为冷态，炉水通过蒸汽混合喷射器6喷射蒸汽进行加热，产生密度差和动力头，形成系统循环驱动力。上述高度差一方面为通过蒸汽混合喷射器6加热后的炉水提供一定混合距离，保证参数稳定，另一方面便于水系统自然循环过程的稳定性。本实施例中，蒸汽混合喷射器6总热负荷为适用于油气急冷器防止结焦的装置的额定蒸发负荷的20～40％。蒸汽混合喷射器6仅用于开工工况时提高管束壁温，因此20～40％的热负荷可保证一定可控的升温速率，避免温度加热过快，同时经济性较高。进一步地，由系统的循环倍率和提高传热效率方面考虑，本实施例中将蒸汽混合喷射器6的引射水的质量流量为急冷器7的额定产汽量的6～10倍。
[0031]
如图1所示，汽包炉水出口通过下降管路3与急冷器炉水入口连接。汽包炉水入口通过上升管路9与急冷器炉水出口连接，蒸汽混合喷射器6设置在上升管路9的直管段上。通过设置下降管路3和上升管路9，可以使急冷器7与汽包1形成循环结构，实现炉水循环加热的目的。
[0032]
优选地，蒸汽混合喷射器6的最小流通面积不小于上升管路9的横截面积，以降低蒸汽混合喷射器6引起的阻力损失，使系统自然循环可靠性更高。
[0033]
汽包1的上壁设置有饱和蒸汽出口2，饱和蒸汽出口2上设置有用于控制开度大小的放空阀。通过改变放空阀的开度可以控制汽包1的压力及炉水温度，实现汽包1的升压过程。
[0034]
汽包1的底壁上设置有排污管10，汽包1内的液位通过排污管10控制，设置排污管10可以避免加热蒸汽的注入导致汽包1内的液位过高。
[0035]
本实施例的具体工作过程如下：
[0036]
开工初期炉水温度低，为提高炉水压力和温度，在上升管路9的立管上设置蒸汽混合喷射器6，通过适宜参数的加热蒸汽加热上升管路9内的炉水，加热后上升管路9和下降管路3中的炉水形成密度差，汽水系统实现以自然循环方式的循环加热，达到提高急冷器7管束壁温的目的。
[0037]
当炉水温度超过100℃，可通过调整饱和蒸汽出口2设置的放空阀的开度来控制汽包1压力及炉水温度，实现汽包升压过程。升压过程中，加热蒸汽进入上升管路9参与系统循
环，通过排污管10可以控制汽包1中液位。
[0038]
当汽包1的压力接近额定压力时，急冷器7可通入反应油气，过程中严密监视汽包1的液位，注意对汽包1进行给水。反应油气达到额定负荷的40～70％，进出口温度正常后，可关闭蒸汽混合喷射器6前的加热蒸汽入口8，完成开工工况下管束壁温升温过程，本实施例转入正常运行模式。
[0039]
正常运行时，反应油气可以用于加热上升管路9的炉水，整体装置依靠上升管路9和下降管路3中介质的密度差作推动力，形成自然循环系统。正常运行过程中，蒸汽混合喷射器6可作为上升管路9的管件不拆除。
[0040]
本实用新型还提供了一种轻油裂解制烯烃装置，包括上述适用于油气急冷器防止结焦的装置和反应器，该适用于油气急冷器防止结焦的装置设置在汽水侧，并用于提高汽包1内炉水温度，反应器与急冷器7上端设置的油气入口5连接。
[0041]
从以上的描述中，可以看出，本实用新型上述的实施例实现了如下技术效果：
[0042]
1、本实用新型实施例在开工初期对急冷器7的汽水侧的炉水进行加热，可提高汽包1的压力及急冷器7的管束壁温，避免因壁温低造成油气侧结焦问题，具有可操作性强，结构简单，操作方便，提高了整体系统运行周期等优点。
[0043]
2、本实用新型实施例通入的加热蒸汽利用其热量的同时，其工质本身进入炉水参与循环过程，通过汽包1的排污管10控制汽包1的液位，无需设置回收蒸汽凝结水系统，节省了器外管道和管道特殊件的设置，具有系统简单，节约能源、对外界系统影响小等优点。
[0044]
3、本实用新型实施例可用于余热产汽系统投入前或检修时煮炉，可不受油气侧物料条件影响，通入蒸汽代替油气侧热源，通过蒸汽混合喷射器6加热上升管路9内炉水，实现水循环过程。煮炉过程相对独立且安全可靠，操作简单；
[0045]
4、现有技术中某装置自投运以来，运行周期在2个月，受急冷器7的油气侧结焦的影响，油气出口温度快速升高，导致装置停车清焦；使用本实施例后，有效避免了开工工况下冷凝结焦现象，目前装置运行周期提高至8个月。
[0046]
以上所述，仅为本实用新型的具体实施例，不能以其限定实用新型实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本实用新型专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本实用新型中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术方案之间、技术方案与技术方案之间均可以自由组合使用。