CN207050522U - 一种炭黑原料油预热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种炭黑原料油预热装置，涉及换热器技术领域，解决了现有技术预热器换热效率低、预热温度不理想、易产生局部高温堵塞换热管的技术问题，本实用新型包括预热器壳体、换热管，换热管为螺旋换热管，分两层布置在预热器壳体内部，烟气走预换热管外，原料油走换热管内，并且预热器中心设置带螺旋叶片的中心管，本预热装置增大传热系数，提高了原料油预热后的温度，螺旋换热管有效解决了普通列管在弯头处容易产生局部高温导致原料油中的沥青、胶质碳化结焦堵塞换热管以及弯头处的阻力损失大的问题，本实用新型结构简单，预热效果良好，在炭黑原料油预热器领域有广阔的应用前景。

Description

一种炭黑原料油预热装置

技术领域

本实用新型涉及换热器技术领域，更具体的是涉及一种炭黑原料油预热装置

背景技术

生产炭黑的工艺方法有很多，较为成熟的技术主要为槽法、炉法与热解法，目前应用最为广泛的是炉法。炉法是以气态烃或液态烃为原料，供以适量的空气，在特制的反应炉内，于一定的高温下燃烧、裂解，生成的炭黑悬浮在烟气中，然后经冷却、收集生产炭黑的方法。只使用气态烃原料，如天然气、油田气生产的炭黑，称为气炉法炭黑；只使用液态烃原料，如煤焦油***或石油***的油类生产的炭黑，称为油炉法炭黑。炉法炭黑，特别是油炉法能生产出各种性能的炭黑，现代炭黑工业中，油炉法已成为当今收率最高、能耗最少的生产方式。

现油炉炭黑各生产线原料油预热器均为列管式，在弯头处的阻力损失大，容易产生局部高温引起原料油中的胶质、沥青产生炭化致使油预热结焦堵塞。其使用炭黑油生产时油预热温度最高只能达到180℃，温度较低不利于后续原料油的分散裂解反应。

发明内容

本实用新型的目的在于：为了解决现有技术中预热器换热效率低、预热温度不理想、易产生局部高温堵塞换热管的技术问题，本实用新型提出一种炭黑原料油预热装置。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种炭黑原料油预热装置，包括预热器壳体与设置在预热器壳体内部的换热管，预热器壳体上左右分别设置有烟气进口与烟气出口，其特征在于：还包括轴向设置在预热器壳体中心的中心管，中心管两端管口封闭，中心管外壁上设置有螺旋叶片，所述的换热管为螺旋换热管，换热管围绕中心管轴向缠绕两层，换热管两层分别为外圈换热管与内圈换热管。

进一步地，换热管采用管壁为波纹状的螺旋换热管。

进一步地，烟气进口的管径大于烟气出口的管径。

进一步地，换热管材料选用经过气体碳氮共渗处理的20Cr钢材，中心管材料选用304不锈钢。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1.采用螺旋换热管，使预热器结构紧凑，波纹螺旋换热管传热面积比直管大，温差应力小，螺旋换热管弯头极少，不容易产生局部高温导致结焦而堵塞换热管，并且设置内外两层换热管，更大大增加了换热接触面，提高传热效率；在预热器中心设置中心管，有效防止了烟气从预热器中心空间直接通过而导致换热效果差的问题，并且在中心管外壁设置螺旋叶片对烟气进行导流，增大了烟气的流速，提高传热系数，提高原料油的预热温度，油温提高带入大量热量，有助于降低消耗及提高产能，降低生产成本。

2.波纹螺旋换热管对管内流体有充分扰动影响，迫使流体湍流流动，増强了换热管传热能力，波纹螺旋换热管也具有能够不断收缩和扩张管型的能力，使波纹管具有了补偿能力，在应力作用下，波纹换热管可以在一定范围内自由伸缩，不会对换热器管板等元件造成损害，这种“伸缩”让波纹换热管具有很强防结垢能力。

3.烟气进口的管径大于烟气出口的管径，在烟气进入速率不变的情况下，增大了烟气在炉内的压力与流速，增大了传热系数，提高传热效率。

4.采用经过气体碳氮共渗处理的20Cr钢材作为换热管材料，20Cr钢材具有良好的强度、韧性，进过气体碳氮共渗处理处理后能进一步提高强度与耐腐蚀性，选用304不锈钢作为中心管材料，304不锈钢耐腐蚀、耐高温，韧性良好。

附图说明

本实用新型将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是炭黑原料油预热装置结构示意图；

附图标记：1-预热器壳体，2-烟气出口，3-螺旋换热管，3-1-外圈换热管，3-2-内圈换热管，4-烟气进口，5-原料油出口，6-螺旋叶片，7-中心管，8-原料油进口。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

下面结合图1对本实用新型作详细说明。

实施例1

一种炭黑原料油预热装置，包括预热器壳体1、换热管3，预热器壳体1上左右分别设置有烟气进口4与烟气出口2，其特征在于：还包括轴向设置在预热器壳体1中心的中心管7，中心管7两端管口封闭，中心管7外壁上设置有螺旋叶片6，所述的换热管3为波纹螺旋换热管，换热管3围绕中心管7轴向缠绕两层，换热管3两层分别为外圈换热管3-1与内圈换热管3-2。

工作原理：外圈换热管3-1左端与内圈换热管3-2左端分别连接原料油出口5与原料油进口8，原料油由原料油进口8进入内圈换热管3-2，流经内圈换热管3-2与外圈换热管3-1后由原料油出口5排出预热器，烟气由左侧烟气进口4进入换热器壳体1内，经过与换热管内的原料油换热后，经预热器右侧的烟气出口2排出预热器，预热器中心设置中心管7，中心管7外壁设置螺旋叶片6，对烟气进行导流、加速。

本炭黑原料油预热装置螺旋换热管设置内外两圈，内圈进，外圈出。其管内走原料油，管外走炭黑烟气，进行对流换热。内圈直径为Φ650mm，外圈直径为Φ850mm。筒体直径为1000mm，其内圈与外圈边缘间距为50mm，外圈边缘与筒壁间距为50mm，其列管纵向中心间距为96mm。每小圈换热面积为0.31平方米，每大圈换热面积为0.4平方米。一组大小圈换热面积为0.71平方米。总需33组，换热管总长为165m。炭黑原料油预热器总长为3.5m。

因中间通道直径为Φ650mm，相对与列管边缘间距(50mm)大很多，其中间通道阻力小，大部分烟气从中间通过，其换热效果差，为了增大换热效果，同时保证其通道流通面积，油预热器正中心布置一根不锈钢中心管，两头管口封闭，防止烟气进入，其与内圈换热管边缘间距为50mm，使其炭黑烟气均匀通过各换热管进行换热，在中心管外壁上设置螺旋叶片，同时对烟气导流并保证其流速，防止炭黑沉积。

实施例2

本实施例是在实施例1的基础上进行改进：

换热管3采用波纹螺旋换热管。

当流体在波纹螺旋管中流动时，波纹状的换热管壁会对管中流体产生的扰动，迫使流体湍流流动，增强了换热管传热能力，波纹螺旋换热管也具有能在一定范围内自由伸缩的能力，并且不会对换热器管板等元件造成损害，这种伸缩使波纹管具有了补偿能力，同时也具有很强的防结垢能力，消除了结垢对换热管传热能力的影响，也减少了换热管的清洗工作。

实施例3

本实施例是在上述实施例的基础上进行改进：

烟气进口4的接管管径大于烟气出口2的接管管径。

进口大而出口小，一是增加了烟气在换热器内部的压力，二是压力增大的烟气流动的速率；而压力与流速的增加都增大了烟气与原料油的传热系数，提高传热效率，提高原料油的预热温度。

实施例4

本实施例是在上述实施例的基础上进行改进：

换热管3材料选用经过气体碳氮共渗处理的20Cr钢材，中心管7材料选用304不锈钢。

20Cr钢材具有良好的强度、韧性，进过气体碳氮共渗处理处理后能进一步提高强度与耐腐蚀性，304不锈钢耐腐蚀、耐高温，韧性良好。

Claims (4)

1.一种炭黑原料油预热装置，包括预热器壳体(1)与设置在预热器壳体(1)内部的换热管(3)，预热器壳体(1)上左右分别设置有烟气进口(4)与烟气出口(2)，其特征在于：还包括轴向设置在预热器壳体(1)中心的中心管(7)，中心管(7)两端管口封闭，中心管(7)外壁上设置有螺旋叶片(6)，所述的换热管(3)为螺旋换热管，换热管(3)围绕中心管(7)轴向缠绕两层，换热管(3)两层分别为外圈换热管(3-1)与内圈换热管(3-2)。

2.根据权利要求1所述的炭黑原料油预热装置，其特征在于：所述的换热管(3)采用管壁为波纹状的螺旋换热管。

3.根据权利要求1或2所述的炭黑原料油预热装置，其特征在于：烟气进口(4)的管径大于烟气出口(2)的管径。

4.根据权利要求3所述的炭黑原料油预热装置，其特征在于：换热管(3)材料选用经过气体碳氮共渗处理的20Cr钢材，中心管(7)材料选用304不锈钢。