專利名稱：醋酸蒸發(fā)與氣體混合一體化裝置的制作方法
醋酸蒸發(fā)與氣體混合一體化裝置技術(shù)技術(shù)本發(fā)明涉及ー種醋酸反應(yīng)設(shè)備，具體的說是ー種醋酸蒸發(fā)與氣體混合一體化裝置。
背景技術(shù)：
近年來，石油價(jià)格的飛漲，使用煤，生物質(zhì)、石油焦等燃料作為原料進(jìn)行氣化后作為原料氣來生產(chǎn)液體燃料的エ業(yè)過程中需要將醋酸蒸發(fā)加氫反應(yīng)生成こ醇，或醋酸蒸發(fā)加こ炔氣合成醋酸こ烯。目前有記載的エ藝方法至少需要兩臺(tái)主要設(shè)備一臺(tái)蒸發(fā)器(中央循環(huán)管式蒸發(fā)器)以及混合器(旋風(fēng)分離式混合器)；中央循環(huán)管式蒸發(fā)器在140°C下將醋酸蒸發(fā)，蒸出的醋酸蒸汽進(jìn)入旋風(fēng)分離式混合器中與氫氣或こ炔氣混合反應(yīng)生成相應(yīng)的混合氣體。這種エ藝方法存在下述問題(I)采用先蒸發(fā)后氣體混合的方式，需要蒸發(fā)器及混合器至少兩臺(tái)設(shè)備及相應(yīng)的輸送管道，并且由于氣體體積大于液體體積，因此將醋酸溶液蒸發(fā)成醋酸蒸汽不僅需要較高的蒸發(fā)溫度，還需要體積龐大的蒸發(fā)器，同時(shí)為了使醋酸蒸汽與原料氣體充分混合均勻，同樣也需要體積龐大的混合器，使得整個(gè)エ藝控制較為困難、占地多、設(shè)備投資大；(2)由于醋酸溶液完全依靠蒸發(fā)汽化，蒸發(fā)溫度高，會(huì)使蒸發(fā)器及混合器內(nèi)管束的腐蝕嚴(yán)重，一旦腐蝕嚴(yán)重，易造成系統(tǒng)停車，必需更換設(shè)備，影響正常生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決上述技術(shù)問題，提供ー種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、投資及制造成本低、控制簡(jiǎn)便、設(shè)備使用壽命長(zhǎng)的蒸發(fā)及氣體混合一體化裝置。包括殼體、由上、下管板分隔形成的上管箱、蒸汽換熱區(qū)和下管箱，下管箱被分隔板分隔為上段混合區(qū)及下段進(jìn)氣區(qū)，所述混合區(qū)內(nèi)設(shè)有多根管壁上開有進(jìn)液孔的氣液混合管，所述氣液混合管的下端固定在分隔板上并與進(jìn)氣區(qū)連通；所述蒸氣換熱區(qū)內(nèi)的換熱管的上端固定在上管板上并與上管箱連通，下端固定在下管板上并與氣液混合管的上端連通，所述殼體上設(shè)有與蒸氣換熱區(qū)連通的蒸汽入ロ、蒸汽出口，原料氣入ロ與進(jìn)氣區(qū)連通，醋酸進(jìn)ロ與混合區(qū)連通，混合氣出ロ與上管箱連通。所述氣液混合管管壁上的進(jìn)液孔為切向進(jìn)液孔。所述多根氣液混合管管壁上的進(jìn)液孔數(shù)量相等、高度相同。所述氣液混合管的內(nèi)徑小于換熱管的內(nèi)徑。所述下管箱的分隔板為可拆式，所述氣液混合管的上端套插在換熱管下端內(nèi)。所述原料氣入ロ經(jīng)氣體分布器與進(jìn)氣區(qū)連通。所述分隔板經(jīng)定距導(dǎo)向桿與下管板上焊接的定距導(dǎo)向桿底座螺紋連接。所述氣液混合管長(zhǎng)度為380 1000mm。所述換熱管長(zhǎng)度為3000 8000mm。所述氣液混合管為鋯合金或哈氏合金或鎳基合金材料。本發(fā)明將混合及蒸發(fā)集中在一臺(tái)設(shè)備中進(jìn)行，并且將先蒸發(fā)后混合的エ藝改為先將醋酸溶液與原料氣體(氫氣或こ炔氣)進(jìn)行混合，然后再蒸發(fā)。在第一歩混合過程中，大部分醋酸溶液被氣化，醋酸的蒸發(fā)和飽和過程是通過加熱介質(zhì)(蒸汽)加熱換熱管內(nèi)剰余醋酸溶液和氣體混合物(氣化后的醋酸及氣體的混合物)而完成的，氣液混合物在換熱管內(nèi)溫度不斷上升，液體不斷氣化蒸發(fā)，由于液體體積小于氣體體積，因此混合區(qū)設(shè)計(jì)的換熱管的面積可大大縮小，并且由于大部分醋酸在混合管內(nèi)已被氣化，因此進(jìn)入加熱區(qū)后無需過高的蒸氣區(qū)的溫度即可使剰余醋酸全部蒸發(fā)，達(dá)到節(jié)能降耗、明顯降低換熱管腐蝕的作用。所述氣體經(jīng)下管箱進(jìn)入氣液混合管，醋酸溶液由混合區(qū)經(jīng)多個(gè)進(jìn)液孔與多個(gè)氣液混合管內(nèi)的氣體混合，氣體和液體不同的導(dǎo)入方式可使其初歩混合更為均勻，進(jìn)液孔最好為切向進(jìn)液孔，該種混合方式在相同壓カ降下氣體卷吸量最大，能量損失最小，不產(chǎn)生射流渦，從而大大改善傳質(zhì)和傳熱及混合性能。多根氣液混合管管壁上的進(jìn)液孔數(shù)量相同及高度相等是為了使液態(tài)醋酸在同一壓カ下能以相同流量進(jìn)入每根氣液混合管中，滿足均勻混合及蒸發(fā)的要求。由于氣體進(jìn)氣及醋酸溶液進(jìn)液均為較高的壓カ(液體壓カ通常高于lOMPa，氣體壓カ應(yīng)高于液體壓カ)，因此醋酸溶液在卷吸作用下由進(jìn)液孔進(jìn)入氣液混合管時(shí)，會(huì)產(chǎn)生噴射氣化效果，從而實(shí)現(xiàn)與氣體的初歩混合。設(shè)計(jì)時(shí)，氣液混合管的內(nèi)徑小于換熱管內(nèi)徑，這樣當(dāng)初混合氣氣化后的氣液混合物由氣液混合管進(jìn)入換熱管吋，由于管徑變化(即氣液混合管的內(nèi)徑小于換熱管的內(nèi)徑)，也會(huì)產(chǎn)生噴射氣化效果，使氣液混合物進(jìn)ー步充分均勻混合，經(jīng)過兩次混合后液體和氣體的混合更為充分，大大提高了蒸氣換熱效果，保證醋酸溶液全部氣化并與氣體充分混合，進(jìn)而減少了氣液混合及換熱所需面積。作為本發(fā)明的又ー創(chuàng)新，由于エ藝方法的改進(jìn)帶來裝置結(jié)構(gòu)變化，使得腐蝕問題主要集中在氣液混合管，而換熱管的腐蝕性則大大降低，因此只需對(duì)氣液混合管采用高等級(jí)的抗腐蝕材料，如鋯合金或哈氏合金或鎳基合金材料。下管箱中用于分隔進(jìn)氣區(qū)及混合區(qū)的分隔板為可拆式，同時(shí)氣液混合管與換熱管的連接也為套插式，這樣當(dāng)氣液混合管長(zhǎng)時(shí)間使用被嚴(yán)重腐蝕需要更換或檢修時(shí)，可輕松的拆下分隔板，并抽出氣液混合管，更換新的氣液混合管，而不會(huì)使整個(gè)裝置報(bào)廢，或者花去更多的維修時(shí)間，大大延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命。所述定距導(dǎo)向桿除為氣液混合管定距外還可起到支撐并連接可拆式分隔板的目的。所述定距導(dǎo)向桿也為可拆式?；谏鲜龈倪M(jìn)，優(yōu)選可將氣液混合管的長(zhǎng)度控制在380 1000mm，熱換管的長(zhǎng)度控制在3000 8000mm，在滿足氣液充分混合并完全加熱氣化的要求上，減少了設(shè)備的體積，降低了一次性投資和運(yùn)行成本。有益效果本發(fā)明將原有的兩臺(tái)設(shè)備集于一體，設(shè)備體積小(總體積可減少約20% )、一次性投資低(可節(jié)省投資約150萬元)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)単、控制簡(jiǎn)便、氣液混合均勻、氣化效果好的優(yōu)點(diǎn)；同時(shí)解決了熱換管的易腐蝕問題，并使仍存在腐蝕問題的氣液混合管實(shí)現(xiàn)可拆卸更換，從而延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命，降低了維修成本，具有廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。


圖I為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明氣液混合管結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為圖2 中A-A示意圖。圖4為氣液混合管與換熱管插接示意圖。其中，I-原料氣入口、2-氣體分布器、3-下管箱、4-分隔板、5-螺帽、6_定距導(dǎo)向桿、7-氣液混合管、8-醋酸進(jìn)ロ、9_定距導(dǎo)向桿底座、10-下管板、11-換熱管、12-殼體、13-蒸汽入口、14-上管板、15-上管箱、16-混合氣出口、17-蒸氣換熱區(qū)、18-蒸汽出口、19-混合區(qū)、20-進(jìn)氣區(qū)、21-進(jìn)液孔。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)ー步解釋說明。參照?qǐng)D1-4，殼體12內(nèi)設(shè)有由上管板14和下管板10分隔形成的上管箱15、蒸氣換熱區(qū)17 (蒸氣換熱區(qū)內(nèi)設(shè)有換熱管11)和下管箱3，所述下管箱3被分隔板4分隔為上段混合區(qū)19及下段進(jìn)氣區(qū)20，所述下管箱3內(nèi)設(shè)有多根管壁上開有進(jìn)液孔21的氣液混合管7，所述氣液混合管7管壁上的進(jìn)液孔21為切向孔(如圖3所示)。所述多根氣液混合管7管壁上的進(jìn)液孔21數(shù)量相等及高度相同，這樣可保證醋酸溶液能以相同的壓カ進(jìn)入每根氣液混合管7中，保證氣液混合均勻。所述氣液混合管7的內(nèi)徑小于換熱管11的內(nèi)徑，如圖3所示，可將氣液混合管7的上端插入換熱管11下端中，兩者形成插接結(jié)構(gòu)不僅方便拆卸，并且氣液混合管與換熱管內(nèi)徑不同可使氣液混合物由氣液混合管7進(jìn)入換熱管11吋，可產(chǎn)生噴射效果。所述氣液混合管7的下端固定在分隔板4上并與進(jìn)氣區(qū)20連通，所述換熱管11的上端固定在上管板14上并與上管箱15連通，下端固定在下管板10上并與蒸氣換熱區(qū)17內(nèi)的氣液混合管11的上端連通；所述殼體12上還設(shè)有與蒸氣換熱區(qū)17連通的蒸汽入口 13、蒸汽出口 18，所述原料氣入口 I經(jīng)氣體分布器2與進(jìn)氣區(qū)20連通，醋酸進(jìn)ロ8與混合區(qū)19連通，蒸汽入口 13經(jīng)蒸氣換熱區(qū)17與蒸汽出口 18連通，混合氣出口 16與上管箱15連通。所述分隔板4為可拆式，通過定距導(dǎo)向桿6與下管板10相連。形成可拆式的結(jié)構(gòu)有多種，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)需要進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，如圖2所示，定距導(dǎo)向桿6的上端通過螺紋連接插入定距導(dǎo)向桿底座9中，所述定距導(dǎo)向桿底座9焊接固定在下管板10上，所述定距導(dǎo)向桿6的下端穿過分隔板4與螺帽5螺紋連接，所述氣液混合管7長(zhǎng)度為380 1000mm。所述換熱管11長(zhǎng)度為3000 8000mm。所述氣液混合管為鋯合金或哈氏合金或鎳基合金材料，所述換熱管材料可選擇較為便宜的Al loy31材料。工作原理原料氣(可為氫氣或こ炔氣，壓カ大于IOMpa)由原料氣入口 I經(jīng)氣體分布器2進(jìn)入下管箱3的進(jìn)氣區(qū)20，分布均勻后再進(jìn)入下管箱3中的多根氣液混合管7中，同時(shí)醋酸溶液(壓カ不小于IOMpa且小于氣體壓力)由醋酸進(jìn)ロ 8進(jìn)入混合區(qū)19，然后通過氣液混合管7管壁上開有的多個(gè)進(jìn)液孔21進(jìn)入氣液混合管7中，在卷吸作用下進(jìn)入氣液混合管7的瞬間形成噴射效果與氣液混合管7中的原料氣進(jìn)行初歩混合。在第一歩混合(即初步混合)過程中，大部分醋酸溶液在氣液混合管內(nèi)被氣化，余下小部分醋酸溶液與氣體混合物一起在壓カ下進(jìn)入換熱管11，由于氣液混合管7內(nèi)徑小于換熱管11的內(nèi)徑，會(huì)進(jìn)ー步產(chǎn)生噴射氣化效果，使醋酸溶液與氣體混合物進(jìn)ー步均勻混合，并通過換熱管11的過程中被蒸氣加熱(蒸氣溫度為224°C )使剰余醋酸(液滴狀)全部蒸發(fā)氣化，氣化后進(jìn)入上管箱15，并由混合氣出口 16排出進(jìn)入下ーエ序。加熱蒸氣由蒸汽入口 13進(jìn)入，在蒸氣換熱區(qū)17內(nèi)對(duì)換熱管11加熱后由蒸氣出口 18排出。
權(quán)利要求
1.一種醋酸蒸發(fā)與氣體混合一體化裝置，包括殼體、由上、下管板分隔形成的上管箱、蒸汽換熱區(qū)和下管箱，其特征在于，下管箱被分隔板分隔為上段混合區(qū)及下段進(jìn)氣區(qū)，所述混合區(qū)內(nèi)設(shè)有多根管壁上開有進(jìn)液孔的氣液混合管，所述氣液混合管的下端固定在分隔板上并與進(jìn)氣區(qū)連通；所述蒸氣換熱區(qū)內(nèi)的換熱管的上端固定在上管板上并與上管箱連通，下端固定在下管板上并與氣液混合管的上端連通，所述殼體上設(shè)有與蒸氣換熱區(qū)連通的蒸汽入口、蒸汽出口，原料氣入口與進(jìn)氣區(qū)連通，醋酸進(jìn)口與混合區(qū)連通，混合氣出口與上管箱連通。
2.如權(quán)利要求I所述的醋酸蒸發(fā)與氣體混合一體化裝置，其特征在于，所述氣液混合管管壁上的進(jìn)液孔為切向進(jìn)液孔孔。
3.如權(quán)利要求I或2所述的醋酸蒸發(fā)與氣體混合一體化裝置，其特征在于，所述多根氣液混合管管壁上的進(jìn)液孔數(shù)量相等、高度相同。
4.如權(quán)利要求I或2所述的醋酸蒸發(fā)與氣體混合一體化裝置，其特征在于，所述氣液混合管的內(nèi)徑小于換熱管的內(nèi)徑。
5.如權(quán)利要求4所述的醋酸蒸發(fā)與氣體混合一體化裝置，其特征在于，所述分隔板為可拆式，所述氣液混合管的上端套插在換熱管下端內(nèi)。
6.如權(quán)利要求I所述的醋酸蒸發(fā)與氣體混合一體化裝置，其特征在于，所述原料氣入口經(jīng)氣體分布器與進(jìn)氣區(qū)連通。
7.如權(quán)利要求I或5所述的醋酸蒸發(fā)與氣體混合一體化裝置，其特征在于，所述分隔板經(jīng)定距導(dǎo)向桿與焊接在下管板上的定距導(dǎo)向桿底座螺紋連接。
8.如權(quán)利要求I所述的醋酸蒸發(fā)與氣體混合一體化裝置，其特征在于，所述氣液混合管長(zhǎng)度為380 1000mm。
9.如權(quán)利要求I或2所述的醋酸蒸發(fā)與氣體混合一體化裝置，其特征在于，所述氣液混合管為鋯合金、哈氏合金或鎳基合金材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及醋酸蒸發(fā)與氣體混合一體化裝置，解決醋酸反應(yīng)設(shè)備投資大、相關(guān)設(shè)備多、工藝控制復(fù)雜的問題。包括殼體、由上、下管板分隔形成的上管箱、蒸汽換熱區(qū)和下管箱，下管箱被分隔板分隔為上段混合區(qū)及下段進(jìn)氣區(qū)，所述混合區(qū)內(nèi)設(shè)有多根管壁上開有進(jìn)液孔的氣液混合管，所述氣液混合管的下端固定在分隔板上并與進(jìn)氣區(qū)連通；所述蒸氣換熱區(qū)內(nèi)的換熱管的上端固定在上管板上并與上管箱連通，下端固定在下管板上并與氣液混合管的上端連通，所述殼體上設(shè)有與蒸氣換熱區(qū)連通的蒸汽入口、蒸汽出口，原料氣入口與進(jìn)氣區(qū)連通，醋酸進(jìn)口與混合區(qū)連通，混合氣出口與上管箱連通。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、投資及制造成本低、控制簡(jiǎn)便、設(shè)備使用壽命長(zhǎng)。
文檔編號(hào)B01D1/30GK102626555SQ201210081309
公開日2012年8月8日 申請(qǐng)日期2012年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月26日
發(fā)明者周超, 徐才福, 楊曉新, 王留書, 肖曉愚, 袁丁 申請(qǐng)人:中國(guó)五環(huán)工程有限公司