电加热器和连续重整系统的制作方法

本实用新型涉及连续重整技术领域，具体而言，涉及一种电加热器的结构改进。

背景技术：

连续重整是一种石油二次加工技术，连续重整系统作为一种能够为重整反应提供适宜的反应条件的系统装置，在石油化工领域使用广泛。

连续重整系统作为石油化工企业最重要的生产系统之一，其核心为再生部分，且该再生部分的通过电加热器为再生器提供高温以满足重整反应所需要条件。

实际生产中，氢气被通入电加热器加热后再进入再生器反应，由于氢气中含烃类物质，容易造成电加热器的加热管束因局部超温结焦，从而导致电加热器的加热器管束崩烧，进而造成再生器无法正常工作，影响连续重整系统的顺利生产运行。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的在于提供一种电加热器和连续重整系统，以解决现有技术中的电加热器的加热管束结构设计不合理，容易造成加热管束局部超温结焦，从而导致电加热器的加热器管束崩烧，进而造成再生器无法正常工作，影响连续重整系统的顺利生产运行的问题。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种电加热器，包括壳体和加热装置，壳体具有安装腔，且壳体上开设有与安装腔连通的壳程入口和壳程出口；加热装置包括相连接的安装架和加热管束，其中，安装架位于壳体的轴向第一端的外部，加热管束与安装架连接并伸入安装腔内；加热管束包括多根加热管，各加热管的第一端均与安装架连接，多根加热管包括至少一根中部加热管和位于中部加热管外周的多根外围加热管，其中，中部加热管的长度小于外围加热管的长度。

进一步地，中部加热管的第二端与外围加热管的第二端的轴向距离l大于等于200mm且小于等于500mm。

进一步地，中部加热管的第二端与外围加热管的第二端的轴向距离l为300mm。

进一步地，中部加热管为多根，多根中部加热管在多根外围加热管围成的区域内间隔设置。

进一步地，中部加热管为10根，外围加热管为36根。

进一步地，多根中部加热管在壳体的径向平面内的投影位于安装区域内，安装区域为圆形或正方形。

进一步地，当安装区域为圆形时，安装区域的直径为100mm，当安装区域为正方形时，安装区域的边长为100mm。

进一步地，加热管为u型管，加热管的第二端位于加热管的弯折处。

进一步地，壳程入口和壳程出口在壳体的轴向第一端至壳体的轴向第二端的方向上间隔设置。

根据本实用新型的另一个方面，提供了一种连续重整系统，包括上述的电加热器。

应用本实用新型的技术方案，通过对电加热器的加热管束进行结构优化，使得加热管束具备至少一根中部加热管和位于中部加热管外周的多根外围加热管，且中部加热管的长度小于外围加热管的长度。这样，通过将电加热器的中部加热管的长度设计的比外围加热管的长度小，可避免因加热管束的密集排布而导致加热管束的表面的温度过高，从而使得电加热器内无法满足结焦所需的温度要求，防止电加热器的加热管束因局部超温而产生结焦的现象。

此外，由于电加热器的中部加热管的长度比外围加热管的长度小，使得加热管束所需的制作材料少，有利于降低电加热器的制造成本。在加热管束的结构进行优化之后，经过用户的长期工作经验发现，优化后的电加热器的功率并不会因为其中部加热管的长度小于外围加热管的长度而有太大影响，继而不会影响电加热器的加热效率，不仅延长了电加热器的使用寿命，而且避免了企业为确保生产的顺利进行而频繁地更换电加热器的管束，减少了人力物力消耗的同时，还提高了企业的生产效率。

附图说明

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：

图1示出了根据本实用新型的一种可选实施例的电加热器的加热管束的结构优化后的示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、壳体；11、安装腔；12、壳程入口；13、壳程出口；20、加热装置；21、安装架；22、加热管束；221、加热管；100、中部加热管；200、外围加热管。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

为了解决现有技术中的电加热器的加热管束结构设计不合理，导致电加热器的加热管束局部因温度过高而结焦，从而导致加热器管束崩烧，进而造成再生系统停工，影响生产顺利进行的问题，本实用新型提供了一种电加热器，包括壳体10和加热装置20，壳体10具有安装腔11，且壳体10上开设有与安装腔11连通的壳程入口12和壳程出口13；加热装置20包括相连接的安装架21和加热管束22，其中，安装架21位于壳体10的轴向第一端的外部，加热管束22与安装架21连接并伸入安装腔11内；加热管束22包括多根加热管221，各加热管221的第一端均与安装架21连接，多根加热管221包括至少一根中部加热管100和位于中部加热管100外周的多根外围加热管200，其中，中部加热管100的长度小于外围加热管200的长度。

通过对电加热器的加热管束22进行结构优化，使得加热管束22具备至少一根中部加热管100和位于中部加热管100外周的多根外围加热管200，且中部加热管100的长度小于外围加热管200的长度。这样，通过将电加热器的中部加热管100的长度设计的比外围加热管200的长度小，可避免因加热管束22的密集排布而导致加热管束22的表面的温度过高，从而使得电加热器内无法满足结焦所需的温度要求，防止电加热器的加热管束22因局部超温而产生结焦的现象；即防止了由壳程入口12通入安装腔11，同时由壳程出口13流出安装腔11的含烃类物质的氢气在加热管束22的端部处结焦，从而提升了电加热器工作可靠性。

如图1所示，中部加热管100的第二端与外围加热管200的第二端的轴向距离l大于等于200mm且小于等于500mm。这样，一方面，通过优化中部加热管100的第二端与外围加热管200的第二端的轴向距离l，从而使得加热管束22的中部加热管100和外围加热管200的布局合理，既使得中部加热管100的第二端与外围加热管200的第二端的轴向距离l合理，从而确保了加热管束22的第二端的实际加热面积足够，确保了加热管束22对氢气具有良好的加热效果；另一方面，电加热器的加热管束22的第二端位置处的加热管221的分布密度得以优化具体结构，有效地避免了因加热管束22的密度过大而导致加热管束22的第二端的端面处的温度过高，防止电加热器的加热管束22因局部超温而产生结焦的现象。

在本申请的优选实施例中，中部加热管100的第二端与外围加热管200的第二端的轴向距离l为300mm。中部加热管100的第二端与外围加热管200的第二端的轴向距离l在该数值时，电加热器处于最佳工作状态，既能够确保电加热器的加热管束22与氢气具有足够的接触加热面积，以保证对氢气具有良好的加热效果；同时还能够有效避免加热管束22因局部超温而产生结焦的现象，有效地延长了加热管束22的使用寿命。

如图1所示，中部加热管100为多根，多根中部加热管100在多根外围加热管200围成的区域内间隔设置。这样，在有效避免了加热管束22因局部超温而产生结焦的现象的同时，尽可能地增加中部加热管100的数量，由于中部加热管100的长度短于外围加热管200，因此，本申请的电加热器的加热管束22的制造耗材相比于现有技术中的电加热器的加热管束22的制造耗材大大缩减，进而使得本申请中的电加热器具有优良的经济性。

在本申请的优选实施例中，中部加热管100为10根，外围加热管200为36根。具有该结构形式的加热管束22的电加热器在石油化工领域的应用较为广泛，适用于批量生产制造，从而有利于行业内连续重整技术的普及实施。

可选地，多根中部加热管100在壳体10的径向平面内的投影位于安装区域内，安装区域为圆形或正方形。这种结构形式的加热管束22不仅便于布置，而且具有良好的加热效果，具体而言，当安装区域为圆形时，加热管束22整体呈圆柱状，这样即使得加热管束22具有足够的散热面积，以利于对流经的氢气加热，而且不会对与其接触流过的氢气产生过大的阻力，减小氢气流动的沿程阻力损失，从而降低电加热器的耗能；此外，当安装区域为正方形时，加热管束22整体呈长方柱体状，不仅提升了加热管束22的结构规整性，便于将其安装在安装腔11内，而且同样便于组装，简化其装配效率。

优选地，当安装区域为圆形时，安装区域的直径为100mm，当安装区域为正方形时，安装区域的边长为100mm。这种结构形式的加热管束22应用最为广泛，使得电加热器具有良好的实用性。

如图1所示，在本申请的优选实施例中，加热管221为u型管，加热管221的第二端位于加热管221的弯折处。这样，采用u型管作为加热管221，这种结构的加热管221不仅便于加工制造，而且在加热管221与安装架21的连接安装过程中，有利于提升加热管221与安装架21的连接稳定性，且仅需要在安装架21上布置电路元件，即在加热管束22的一侧布置电路元件便能够有效地为加热管221实现供电，大大地简化了电加热器的电路结构，确保了其后期的工作稳定性以及使用安全性。

如图1所示，壳程入口12和壳程出口13在壳体10的轴向第一端至壳体10的轴向第二端的方向上间隔设置。这样，氢气由壳程入口12流入安装腔11并由壳程出口13流出安装腔11，壳程入口12和壳程出口13间隔设置，有利于增加氢气在经过安装腔11的流程，进而确保氢气能够被加热管束22充分加热。

通过对现有的电加热器的加热管束进行结构优化，从而得到优化后的电加热器，即本申请提供的电加热器。本领域的技术人员利用有限元软件对本申请的电加热器的温度分布情况进行了仿真分析，仿真结果表明，电加热器的加热管束经过对其结构优化之后，加热管束表面的局部最高温度仅为410℃，而现有技术中的未经优化的加热管束表面的局部最高温度大于600℃，对比加热管束结构优化前后的局部最高温度可知，加热管束经过结构优化之后，其表面局部最高温度降低了将近200℃，有效地避免了表面结焦现象的发生。

此外，虽然氢气中含有的少量烃类物质是结焦的根本原因，但是在电加热器的加热管束进行结构优化前，加热管束表面的温度在低于500℃的部位没有产生结焦现象。由此可判断，在通入安装腔的介质的化学特性相似的情况下，优化后的电加热器的加热管束表面的局部最高温度为410℃，无法达到结焦的温度条件，因此，优化后的电加热器可完全避免加热管束崩烧损坏。而且，经过优化后的电加热器的加热管束的单根加热管的功率由6.83kw降至6.44kw，电加热器的加热功率总计降低了3.9kw，变化不是很大，可以忽略不计，不会对加热器的加热效率造成很大影响。

需要说明的是，现有的电加热器的使用寿命仅为6到10个月，对电加热器的加热管束进行结构优化后，使用效果较好，使用寿命得到了有效地延长。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。