一種多殼程循環(huán)氣冷凝器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種多殼程循環(huán)氣冷凝器，包括殼體、上管箱、管板，管板上固定有U形換熱管，殼體內(nèi)設(shè)置有多塊半開式縱向隔板，半開式縱向隔板將殼體縱向分隔成多個殼程；殼體內(nèi)設(shè)置有多塊高通量支撐網(wǎng)板，高通量支撐網(wǎng)板在U形換熱管的延伸方向上下依次設(shè)置；殼體上部另一側(cè)設(shè)置有高位不凝性氣體出口管，高位不凝性氣體出口管向上傾斜的設(shè)置在殼體上。本發(fā)明通過高位不凝性氣體出口管充分利用殼程頂部不凝性氣體富集區(qū)的面積，省掉冷凝器后面的分離罐等設(shè)備；通過半開式縱向隔板殼程間距的調(diào)整，保證冷凝氣在整個換熱過程的流速，大幅提高冷凝器的換熱器效率；高通量支撐網(wǎng)板則改善了換熱管表面的液體層流厚度，強化了傳熱，節(jié)約了材料。
【專利說明】一種多殼程循環(huán)氣冷凝器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及冷凝器領(lǐng)域，特別是涉及一種多殼程循環(huán)氣冷凝器。
【背景技術(shù)】
[0002]煤化工是指以煤為原料，經(jīng)化學(xué)加工使煤轉(zhuǎn)化為氣體、液體或固體在加工的原料或產(chǎn)品的化學(xué)過程，其主要包括煤的氣化、液化、加氫，催化、裂化、分餾，提純、分離、洗滌等。在這些過程中都有加熱和冷卻或冷凝的過程，特別是氣化后或反應(yīng)后，由于氣化和反應(yīng)的過程較復(fù)雜，在此過程中會發(fā)生好多副反應(yīng)，比例會也有所不同，產(chǎn)生好多副產(chǎn)物也會有所不同，如何實現(xiàn)產(chǎn)品的分離是化工過程經(jīng)常遇到的問題，在傳統(tǒng)的工藝中用的最多的是靠這些物質(zhì)的沸點不同進行分離，分離的效率很高，能到的99.99%，甚至更高，以適應(yīng)滿足生產(chǎn)的需要，工藝上就要求使用大量的冷凝器，來冷凝分離主產(chǎn)物和副產(chǎn)物，這些過程都會使用到冷凝器，由于反應(yīng)是放熱反應(yīng)，反應(yīng)條件是高溫才反應(yīng)，所以反應(yīng)物在反應(yīng)前要加熱，反應(yīng)后要冷凝分離，經(jīng)常使用的就是循環(huán)氣冷凝器，能夠利用生成物的熱量來加熱反應(yīng)物，這個裝置對整個工藝系統(tǒng)來講是個非常重要的過程設(shè)備，該設(shè)備的運行好壞，直接影響到產(chǎn)品的穩(wěn)定性和系統(tǒng)的安全。
[0003]由于現(xiàn)在煤化工和化工產(chǎn)的大型化生產(chǎn)，設(shè)備的尺寸也在變大，如何讓冷凝器高效運行，是工藝擴能和設(shè)備安全的重要任務(wù)，循環(huán)氣冷凝器這臺設(shè)備國內(nèi)在煤化工上使用的基本靠進口，其它行業(yè)的冷凝器基板上運行效率低下，不是出口帶氣，就是設(shè)計的尺寸太大，造成浪費，給安全生產(chǎn)帶來隱患，如何讓循環(huán)氣冷冷凝器更好的工作，成為當(dāng)今研究的新課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種多殼程循環(huán)氣冷凝器，特別適用于煤化工行業(yè)及精細化工、煉油、制藥、制冷劑等行業(yè)。
[0005]為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
一種多殼程循環(huán)氣冷凝器，包括殼體、設(shè)置在所述的殼體上部的上管箱，所述的殼體與上管箱之間設(shè)置有管板，所述的管板上固定有向所述的殼體縱向延伸的U形換熱管；所述的殼體上部一側(cè)設(shè)置有殼程入口、下端部設(shè)置有殼程出口 ；所述的上管箱上設(shè)置有與所述的U形換熱管相連通的管程入口、管程出口，
所述的殼體內(nèi)設(shè)置有多塊半開式縱向隔板，所述的半開式縱向隔板將所述的殼體縱向分隔成多個殼程；所述的殼體內(nèi)設(shè)置有多塊高通量支撐網(wǎng)板，所述的高通量支撐網(wǎng)板在所述的U形換熱管的延伸方向上下依次設(shè)置；所述的殼體上部另一側(cè)設(shè)置有高位不凝性氣體出口管，所述的高位不凝性氣體出口管向上傾斜的設(shè)置在所述的殼體上。
[0006]優(yōu)選地，所述的殼體下部設(shè)置有一段液封式筒體，所述的液封式筒體上設(shè)置有液位計及液位傳感器。
[0007]優(yōu)選地，所述的殼程入口、高位不凝性氣體出口管分別設(shè)置在所述的殼體多個殼程的相對兩側(cè)。
[0008]優(yōu)選地，所述的半開式縱向隔板將所述的殼體縱向分隔成間距逐漸減小的殼程。
[0009]優(yōu)選地，所述的半開式縱向隔板的半開寬度d為所述的殼體的直徑的0.15-0.6倍。
[0010]優(yōu)選地，所述的高位不凝性氣體出口管的外周面上設(shè)置有外翅片、內(nèi)部設(shè)置有半圓孔分離板。
[0011]優(yōu)選地，所述的高通量支撐網(wǎng)板具有上下兩層，上層所述的高通量支撐網(wǎng)板設(shè)置橫筋，下層所述的高通量支撐網(wǎng)板設(shè)置豎筋。
[0012]進一步優(yōu)選地，所述的高通量支撐網(wǎng)板的拉筋直徑為5-12_。
[0013]其中:
半開式縱向隔板具有以下幾個功能:一:傳統(tǒng)的冷凝器多為大空間自然冷凝，氣體進口流速較大，隨著冷凝的進行，氣體流速不斷減速，換熱效果不斷減弱。通過改變半開式多殼程的間距，保證氣體在殼程的流速，起到強化傳熱的作用，保證冷凝過程全程流速基本不變，大幅增強冷凝效果；二:傳統(tǒng)的冷凝器里面的氣體冷凝器的換熱器都是靠自然冷凝，在冷凝區(qū)形成真空度，靠真空度推動氣體的流動，氣體在換熱管外相對換熱管的流動方向多為順流，形成的液滴多自然脫落，冷凝效果不好。半開式縱向隔板能改變氣體在殼程的流動方向，為沿換熱管法線方向流動和順流復(fù)合型流動，強化了傳熱；三:半開式縱向隔板能夠使氣體在冷凝過程中，讓攜帶小液滴的氣體分級碰撞隔板，實現(xiàn)大量的小液滴分離，減薄了換熱管上冷凝液的厚度，實現(xiàn)強化傳熱；
高通量支撐網(wǎng)板:傳統(tǒng)的冷凝器里面的折流板b在設(shè)備立式的時候，由于氣體冷凝器順著換熱管下降到折流板b上，容易積液，降低了傳熱效率。高通量支撐網(wǎng)板能夠減小氣體在殼程里的阻力，改善氣體在流動狀態(tài)，實現(xiàn)氣體在殼程里的交錯流，實現(xiàn)冷凝液在換熱管上高通量流動，當(dāng)大量的冷凝液在立式的換熱管上流動時，擾動換熱管表面層流層，減薄層流層的厚度，起到強化傳熱的效果。
[0014]高位不凝性氣體出口管:不凝性氣體在冷凝換熱里面是影響換熱器效率的關(guān)鍵因素，不凝性氣體的在傳熱過程中會增大換熱熱阻，不凝性氣體充滿整個殼程殼體，如圖1所示:在殼體上端A區(qū)富集較多，導(dǎo)致冷凝器上端的換熱器面積失效，如果不將不凝性氣體及時排走將嚴(yán)重影響換熱器的換熱效率，在傳統(tǒng)的含不凝性氣體冷凝器中都沒有這個裝置，換熱器效率較低，在殼程上部位置添加高位不凝性氣體出口管，能大大提高了換熱器的換熱效率，節(jié)約了能源。
[0015]液封式筒體配合液位計及液位傳感器:傳統(tǒng)的冷凝器由于換熱器的殼程頂部未裝設(shè)高位不凝性氣體出口管，如果帶液封式筒體，不凝性氣體會在殼體里不斷積累，從而影響傳熱，不凝性氣體只能在換熱器外設(shè)一個罐來分離。此設(shè)計能夠杜絕冷凝器中不凝性氣體和完全冷凝氣體的排出，使不凝性氣體能夠在殼體上部及時排走，未完全冷凝的氣體也能在殼體里冷凝，可以節(jié)省一臺分離罐及相關(guān)控制，直接進入儲罐儲存，大大節(jié)約成本。
[0016]由于上述技術(shù)方案運用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點:
本發(fā)明在殼體上部加裝高位不凝性氣體出口管充分利用殼程頂部不凝性氣體富集區(qū)的面積，省掉冷凝器后面的分離罐設(shè)備及相關(guān)的控制系統(tǒng)；半開式縱向隔板，通過殼程間距的調(diào)整，保證冷凝氣在整個換熱過程的流速，大幅提高冷凝器的換熱器效率；高通量支撐網(wǎng)板改變傳統(tǒng)折流板上積液的情況，改善了換熱管表面的液體層流厚度，強化了傳熱，節(jié)約了材料。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]附圖1為現(xiàn)有技術(shù)中用于煤化工的傳統(tǒng)冷凝器的結(jié)構(gòu)示意圖一；
附圖2為現(xiàn)有技術(shù)中用于煤化工的傳統(tǒng)冷凝器的結(jié)構(gòu)示意圖二；
附圖3為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖一；
附圖4為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖二；
附圖5為本發(fā)明中高位不凝性氣體出口管的示意圖；
附圖6為附圖3中高通量支撐網(wǎng)板的剖視示意圖一；
附圖7為附圖3中高通量支撐網(wǎng)板的剖視示意圖二。
[0018]其中:1、殼體；10、殼程入口 ；11、殼程出口 ；2、上管箱；20、管程入口 ；21、管程出口 ；3、管板；4、U形換熱管；5、半開式縱向隔板；6、高通量支撐網(wǎng)板；7、高位不凝性氣體出口管；70、外翅片；71、半圓孔分離板；8、液封式筒體；9、液位計及液位傳感器。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步描述:
如圖3所不的一種多殼程循環(huán)氣冷凝器,包括殼體1、設(shè)置在殼體I上部的上管箱2,殼體I與上管箱2之間設(shè)置有管板3,管板3上固定有向殼體I縱向延伸的U形換熱管4 ;殼體I上部一側(cè)設(shè)置有殼程入口 10、下端部設(shè)置有殼程出口 11，殼程介質(zhì)從殼程入口 10進入殼體I內(nèi)，從殼程出口 11出去；上管箱2上設(shè)置有與U形換熱管4相連通的管程入口 20、管程出口 21，管程介質(zhì)從管程入口 20進入上管箱2，然后經(jīng)U形換熱管4從管程出口 21出去。
[0020]如圖4所不:殼體I內(nèi)設(shè)置有多塊半開式縱向隔板5,半開式縱向隔板5將殼體I縱向分隔成多個間距逐漸減小的殼程。半開式縱向隔板5厚度多為20πιπι，長度方向上一端連接在管板3上，一端距離U形管中心線5(Tl00mm ;半開寬度d為殼體I的直徑的
0.15-0.6倍。殼程介質(zhì)經(jīng)半開式縱向隔板5使氣體沿垂直于換熱軸線方向做S型流動，同時沿軸線方向向下流動，隨著氣體的不斷冷卻，氣體的體積越來越小，由于半開式縱向隔板5的間距已作適當(dāng)調(diào)整，保持流速大致不斷，從而提高傳熱效率。
[0021]殼體I內(nèi)設(shè)置有多塊高通量支撐網(wǎng)板6，高通量支撐網(wǎng)板6在U形換熱管4的延伸方向上下依次設(shè)置。如圖6、7所示:高通量支撐網(wǎng)板6具有上下兩層，上層高通量支撐網(wǎng)板6設(shè)置橫筋，下層高通量支撐網(wǎng)板6設(shè)置豎筋，高通量支撐網(wǎng)板6的拉筋直徑為5-12_，適應(yīng)于直徑19、25、32、38、45、51、76等系列管子規(guī)格。由于殼程介質(zhì)還會在每個殼程內(nèi)向下不斷流動，使氣體在進入殼體I后形成2個方向上的混合流動，強化了傳熱；殼程介質(zhì)在U形換熱管4外壁上冷凝成液膜，隨著液膜的形成，厚度不斷加厚，此時傳熱的熱阻增加，當(dāng)凝液多的時候，流經(jīng)高通量支撐網(wǎng)板6，能使是靠近U形換熱管4外壁的層流層翻轉(zhuǎn)流層的外側(cè)，減薄了層流層，使換熱系數(shù)增加，強化了傳熱。
[0022]殼體I上部另一側(cè)設(shè)置有高位不凝性氣體出口管7，高位不凝性氣體出口管7向上傾斜的設(shè)置在殼體I上，并且殼程入口 10、高位不凝性氣體出口管7被多個殼程間隔在殼體I的相對兩側(cè)。如圖5所示:高位不凝性氣體出口管7的外周面上設(shè)置有外翅片70、內(nèi)部設(shè)置有半圓孔分離板71，外翅片70使不凝性氣體里面的可凝氣的成分繼續(xù)冷凝，冷凝液順傾斜的高位不凝性氣體出口管7倒流到殼體I內(nèi)，外翅片70的厚度0.2-1.0mm,間距5_15mm，翅高IO-1OOmm,整個帶外翅片70的管長度為0.5^5.0m ;半圓孔分離板71再次實現(xiàn)分離小液滴，其厚度為4-10mm，小孔直徑為5_20mm，孔開到半圓孔分離板71和高位不凝性氣體出口管7的交界處。此外，殼體I下部設(shè)置有一段液封式筒體8，液封式筒體8上設(shè)置有液位計及液位傳感器9。高位不凝性氣體出口管7、液封式筒體8保證殼體I內(nèi)的冷凝液不流干，保持一定的液位，防止不凝性氣體流到后面的儲罐、節(jié)省了一個冷凝器分離罐及相關(guān)控制，及時排走不凝性氣體，不凝性氣體經(jīng)過半開式縱向隔板5從殼程入10 口到高位不凝性氣體出口管7做S型路線流動，充分利用頂部不凝性氣體富集區(qū)死角。
[0023]上述實施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實施，并不能以此限制本發(fā)明的保護范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種多殼程循環(huán)氣冷凝器，包括殼體(I)、設(shè)置在所述的殼體(I)上部的上管箱(2)，所述的殼體(I)與上管箱(2)之間設(shè)置有管板(3)，所述的管板(3)上固定有向所述的殼體(I)縱向延伸的U形換熱管(4);所述的殼體(I)上部一側(cè)設(shè)置有殼程入口(10)、下端部設(shè)置有殼程出口(11);所述的上管箱(2)上設(shè)置有與所述的U形換熱管(4)相連通的管程入口(20)、管程出口(21)，其特征在于: 所述的殼體(I)內(nèi)設(shè)置有多塊半開式縱向隔板(5)，所述的半開式縱向隔板(5)將所述的殼體(I)縱向分隔成多個殼程；所述的殼體(I)內(nèi)設(shè)置有多塊高通量支撐網(wǎng)板(6)，所述的高通量支撐網(wǎng)板(6)在所述的U形換熱管(4)的延伸方向上下依次設(shè)置；所述的殼體(I)上部另一側(cè)設(shè)置有高位不凝性氣體出口管(7)，所述的高位不凝性氣體出口管(7)向上傾斜的設(shè)置在所述的殼體(I)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多殼程循環(huán)氣冷凝器，其特征在于:所述的殼體(I)下部設(shè)置有一段液封式筒體(8)，所述的液封式筒體(8)上設(shè)置有液位計及液位傳感器(9)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多殼程循環(huán)氣冷凝器，其特征在于:所述的殼程入口(10)、高位不凝性氣體出口管(7)分別設(shè)置在所述的殼體(I)多個殼程的相對兩側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的一種多殼程循環(huán)氣冷凝器，其特征在于:所述的半開式縱向隔板(5)將所述的殼體(I)縱向分隔成間距逐漸減小的殼程。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多殼程循環(huán)氣冷凝器，其特征在于:所述的半開式縱向隔板(5)的半開寬度d為所述的殼體(I)的直徑的0.15-0.6倍。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多殼程循環(huán)氣冷凝器，其特征在于:所述的高位不凝性氣體出口管(7)的外周面上設(shè)置有外翅片(70)、內(nèi)部設(shè)置有半圓孔分離板(71)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多殼程循環(huán)氣冷凝器，其特征在于:所述的高通量支撐網(wǎng)板(6)具有上下兩層，上層所述的高通量支撐網(wǎng)板(6)設(shè)置橫筋，下層所述的高通量支撐網(wǎng)板(6)設(shè)置豎筋。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種多殼程循環(huán)氣冷凝器，其特征在于:所述的高通量支撐網(wǎng)板(6)的拉筋直徑為5-12mm。
【文檔編號】F28D7/06GK103673683SQ201310738758
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月30日
【發(fā)明者】王寧, 張建東, 范文斌, 楊衛(wèi)芳 申請人:張家港市江南鍋爐壓力容器有限公司