CN100533038C - 立式多管式热交换器及蒸馏塔系统 - Google Patents
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Abstract
本发明的立式多管式热交换器(1)在传热管内导入含易聚合性物质的工艺流体进行热交换。立式多管式热交换器(1)具有沿上下方向延伸的壳体(2)、分别设置在该壳体(2)的上部(4)和下部(6)的上部管板(8)和下部管板(10)、两端部外周(26)被这些上部管板(8)和下部管板(10)固定的数根传热管(28)，在上部管板(8)的上表面(34)倾斜地形成的同时，在该上部管板(8)的上表面(34)的最低位置附近配置有至少一根传热管(28)。
Description
技术领域
本发明涉及立式多管式热交换器及蒸馏塔系统，特别涉及在传热管内导入包含易聚合性物质的工艺流体进行热交换的立式多管式热交换器及使用了该立式多管式热交换器的蒸馏塔系统。
背景技术
在高温流体和低温流体之间进行热交换的多管式热交换器是在化学工业中广泛使用的化学机械的一种。多管式热交换器，与其他种类的热交换器相比，能够在苛刻的条件下使用，能够长时间的连续运转，因此，具有可靠性高的特征。以下，参照图10，说明这样的多管式热交换器的一例。图10是立式多管式热交换器的剖面图。
如图10所示，立式多管式热交换器120具有：沿上下方向延伸的管状壳体122、分别设置在该管状壳体122的上部124和下部126的平的上部管板128和下部管板130、两端部外周132被固定在上部管板128和下部管板130的数根传热管134，在传热管134内导入工艺流体。在传热管134的周围，供给用于与被导入传热管134内的工艺流体进行热交换的流体。
下面，作为这样构成的立式多管式热交换器120动作的一例，对将立式多管式热交换器120作为蒸馏塔系统(未图示)的冷凝器使用的情况进行说明。使应蒸馏的工艺流体气化，由此得到的工艺气体如果从上部管板128侧导入传热管134中，工艺气体将被在供给至传热管134周围的流体冷却而凝缩。接着，工艺流体作为液体从传热管134的下部管板130侧流出。
但是，在上述的立式多管式热交换器120中，有时在上部管板128的上表面136和传热管134的内面138的上部开口部附近附着聚合物等的异物，妨碍立式多管式热交换器120的连续长时间运转。以下对此加以说明。
工艺流体，例如在像含有甲基丙烯醛的液体的情况下，即在工艺流体的成分中含有极易发生聚合的易聚合性物质时，有易聚合性物质的聚合物附着在上部管板128的上表面136和传热管134的内面138的上部开口部附近的倾向。而且，附着在上部管板128的上表面136和传热管134的内面138的上部开口部附近的聚合物随运转时间的经过而成长。在此所谓“成长”意味着在已附着的聚合物的表面进一步发生聚合，由此附着的聚合物变大。由于这样的聚合物的附着和成长，立式多管式热交换器120的传热效率恶化，其结果，立式多管式热交换器120的热交换率和分离效率降低。由于聚合物遍及整个上部管板128的上表面136附着，因此传热效率显著地降低。
如果进一步连续运转，聚合物的成长继续进行，传热管134将被聚合物堵塞。由此，必须进行从传热管134除去堵塞的聚合物，同时，立式多管式热交换器120变得不能运转。其结果，妨碍了立式多管式热交换器120的连续长时间运转。而且，也妨碍了包含这样的立式多管式热交换器120的蒸馏塔系统(未图示)的连续长时间运转。
发明的公开
本发明的目的是提供防止由聚合物引起的堵塞、可连续长时间运转的立式多管式热交换器。
本发明的目的是提供可连续长时间运转的蒸馏塔系统。
为了达到上述的目的，本发明提供在传热管内导入含易聚合性物质的工艺流体进行热交换的立式多管式热交换器，其特征在于，具有沿上下方向延伸的壳体、在该壳体的上部和下部分别设置的上部管板和下部管板、两端部外周被固定在这些上部管板和下部管板的数根传热管，在上部管板的上表面倾斜地形成的同时，在该上部管板的上表面的最低位置附近配置有至少1根传热管。
按照这样构成的本发明的立式多管式热交换器，例如在冷却高温的工艺流体时，如果从上部管板侧向传热管内导入工艺流体，则工艺流体与传热管的周围的低温流体进行热交换后，从传热管的下部管板侧出来。在工艺流体含易聚合性物质时，如果工艺流体在上部管板的上表面和传热管的上侧端部等长时间停留，就容易发生易聚合性物质的聚合，聚合物容易附着在上部管板等上。但是，在本发明中，上部管板的上表面倾斜地形成，因此实质上没有在以往的立式多管式热交换器的平的上部管板的上表面上发生的工艺流体的滞留。而且，由于在上部管板的上表面的最低位置附近配置有至少一根传热管，因此能够确实防止向下方流出的工艺流体的滞留。由于这样的防止滞留效果，易聚合性物质的聚合就不易发生，可防止聚合物向上部管板或传热管的附着。再有，即使使立式多管式热交换器的运转持续进行，由于上述防止滞留效果，可防止聚合物的成长，传热管也不会堵塞。其结果，不需要在以往的立式多管式热交换器中频繁进行的聚合物的除去作业，可进行立式多管式热交换器的连续长时间运转。
在本发明的立式多管式热交换器中，优选上部管板的上表面，从其外侧部向中心部变低地倾斜而形成，更优选上部管板的上表面，相对于包括上部管板的外侧部边缘的平面，向下方倾斜0.005～0.1弧度。这样构成的立式多管式热交换器的上部管板，制作是容易的。另外，从防止聚合物的附着的观点来看，上部管板的上表面的倾斜角度，虽然希望越大越好，但从加工的容易程度和加工成本的观点来看，优选小于0.1弧度。另外，本申请人的实验证明，倾斜角度如果是大于或等于0.005弧度，就能够更好地防止在上部管板的上表面中的工艺流体聚合物的附着。
在本发明中，优选配置在上部管板的最低位置附近的传热管的上端不从上部管板的上表面突出地构成。在这样构成的立式多管式热交换器中，上部管板的上表面上的工艺流体，向上部管板的最低位置流动，其大部分流入配置在最低位置附近的传热管中，因此能够遍及上部管板的全面防止聚合物的附着。另外，在本发明中，更优选所有数根传热管的上端不从上述上部管板的上表面突出地构成。按照这样构成的本发明的立式多管式热交换器，可促进在上部管板的上表面上的防止工艺流体滞留的效果。
在本发明中，在数根传热管中，配置在上述上部管板的最低位置附近的传热管以外的传热管的上端也可以在上方突出地构成。按照这样构成的本发明，能够增大上部管板和传热管的连接强度。因此，传热管，即使经常地经受由工艺流体和管外流体两者的流出流入引起的振动、由泵或者压缩机引起的振动、以及来自旋转泵机械的直接脉动流等，也可以防止传热管和上部管板或者下部管板的连接部的密封性降低，防止从它们之间漏出工艺流体。另外，在通过减细传热管的管径并且增加传热管的根数，扩大工艺流体和管外流体之间热交换的面，而谋求提高传热效率的情况下，能够使多根细的传热管和上部管板或者下部管板之间的连接强度增大。
在本发明中，优选下部管板的下表面倾斜地形成。在这样构成的立式多管式热交换器中，也能够防止在下部管板上的易聚合性物质的滞留。
再有，优选上述下部管板的下表面从其外侧部向中心部，相对于包括上述下部管板的外侧部边缘的平面，倾斜0.005～0.1弧度。其理由与上部管板相同。
在本发明中，优选上述易聚合性物质是丙烯醛、甲基丙烯醛、丙烯酸、甲基丙烯酸、或者它们的酯。另外，工艺流体优选含有阻聚剂。
另外，本发明还提供具有蒸馏含易聚合性物质的流体的蒸馏塔、连接在蒸馏塔的塔顶部的冷凝器的蒸馏塔系统，其特征在于，冷凝器是上述的立式多管式热交换器。
按照这样构成的本发明的蒸馏塔系统，由于在冷凝器中采用上述的立式多管式热交换器，因此蒸馏塔系统可连续长时间运转。
另外，本发明还提供具有蒸馏含易聚合性物质的流体的蒸馏塔、连接在蒸馏塔的塔底部的再沸器的蒸馏塔系统，其特征在于，再沸器是上述的立式多管式热交换器。
按照这样构成的本发明的蒸馏塔系统，由于在再沸器中采用上述的立式多管式热交换器，因此蒸馏塔系统可连续长时间运转。
另外，本发明还提供具有蒸馏含易聚合性物质的流体的蒸馏塔、连接在蒸馏塔的塔顶部的冷凝器和连接在蒸馏塔的塔底部的再沸器的蒸馏塔系统，其特征在于，冷凝器和再沸器是上述的立式多管式热交换器。
按照这样构成的本发明的蒸馏塔系统，由于在冷凝器和再沸器中采用上述的立式多管式热交换器，因此蒸馏塔系统可连续长时间运转。
附图的简单说明
图1是表示本发明的第1实施方式的立式多管式热交换器的纵剖面图。
图2是表示图1的立式多管式热交换器的顶部盖体的变形例的图。
图3是表示图1的立式多管式热交换器的顶部盖体的变形例的图。
图4是表示图1的立式多管式热交换器的顶部盖体的变形例的图。
图5是表示图1的立式多管式热交换器的顶部盖体的变形例的图。
图6是本发明的第1实施方式的立式多管式热交换器的局部放大剖面图。
图7是表示图6的变形例的图。
图8是本发明的第2实施方式的立式多管式热交换器的局部放大剖面图。
图9是包括本发明的立式多管式热交换器的蒸馏塔系统的概略图。
图10是以往的立式多管式热交换器的纵剖面图。
实施发明所得最佳方式
以下，参照附图来说明本发明的立式多管式热交换器的实施方式。图1是本发明的第1实施方式的立式多管式热交换器的纵剖面图。
如图1所示，立式多管式热交换器1具有沿上下方向延伸的管状壳体2。该管状壳体2的断面形状最好是圆形，但也可以是其他的形状。另外，立式多管式热交换器1具有在该管状壳体2的上部4和下部6分别设置的上部管板8和下部管板10、配置在上部管板8上面的顶部盖体12、配置在下部管板10的下面的底部盖体14。顶部盖体12可以具有图1所示的形状，也可以具有图2～图5所示的改形的立式多管式热交换器1a～1d的顶部盖体12a～12d的形状。另外，顶部盖体12和上部管板8之间的装配可以是如图1所示的盖板分离型，也可以是盖板一体形、管板一体形等形式(未图示)。另外，底部盖体14与下部管板10之间的装配，可以是如图1所示的固定管板型，还可以是游动头压盖形、游动头分离突缘形、游动头拔出形等形式(未图示)。
这样，在立式多管式热交换器1中，由顶部盖体12和上部管板8构成上部空间16，由管状壳体2、上部管板8和下部管板10构成中间部空间18，由底部盖体14和下部管板10构成下部空间20。另外，顶部盖体12具有和上部空间16连通的顶口22，底部盖体14具有和下部空间20连通的底口24。
另外，立式多管式热交换器1，还具有在两端部外周26分别被上部管板8和下部管板10固定的同时连通上部空间16和下部空间20的数根传热管28。如后面所述，由于在传热管28内将导入工艺流体，因此传热管28最好用和易聚合性物质不发生反应、而且对易聚合性物质不给予改性等的材料形成。而且最好用不发生传热管28自身的腐蚀、而且容易焊接的材料形成。因此，传热管28例如用奥氏体系钢管、奥氏体-铁素体系钢管、铁素体系钢管形成。
管状壳体2具有和中间部空间18连通的2个口30、32，导入传热管28内的工艺流体和用于进行热交换的流体，通过口30和32积存在中间部空间18内并流过其中。如图1所示，中间部空间18可以是具有1室的1通路形，也可以是中间部空间18隔开成数个室的2通路或者3通路形(未图示)。另外，在中间部空间18内可以设置用于构成流路的隔墙，也可以使中间部空间18内的流路构成纵向挡板2通路形、分流形、双分流形、分开流形等。
上部管板8的上表面34，从其外侧部36向中心部38变低地倾斜。上表面34对包括上表面34的外侧部边缘40的平面的倾斜角度θ优选是0.005～0.1弧度，更优选是0.006～0.04弧度，进一步优选是0.007～0.02弧度。另外，上部管板8的上表面34最好实施抛光研磨等机械研磨或电解研磨等处理，但也可以不实施这样的处理。另外，在上部管板8的上表面34的最低位置附近，即中心部38配置有最下部传热管28L。
另外，下部管板10的下表面42，从其外侧部44向中心部46变低地倾斜。下表面42对包括下表面42的外侧部边缘的平面的倾斜角度，最好从和上述的上部管板8的上表面34相同的角度范围选择。
接着，说明上部管板8或者下部管板10与传热管28的连接部分。上部管板8和传热管28的连接部分以及下部管板10和传热管28的连接部分具有相同的结构，因此参照图6，仅说明前者，省略后者的说明。图6是上部管板8和传热管28的连接部分的放大剖面图。
如图6所示，上部管板8具有能够和传热管28嵌合的孔50，所有的传热管28，其上端52被定位在比上部管板8的上表面34低的位置。孔50中设置数条沟56，在孔50中插入传热管28确定位置后，通过使传热管28扩管，传热管28被嵌合固定。另外，为了在上部管板8和传热管28的上端52之间不产生台阶，传热管28的上端52的全部边缘焊接在上部管板8上。该传热管28和上部管板8间的全边缘焊接，也具有提高它们之间的气密性的效果。
另外，作为变形例，如图7所示，在具有数条沟56的孔50中插入传热管28，通过将传热管28扩管，使传热管28嵌合固定后，切削或者研磨传热管28的上端部，也可以不在传热管28的上端28和上部管板8的上表面34之间产生台阶。
接着，说明上述的立式多管式热交换器的动作。为了容易说明，对在立式多管式热交换器内使甲基丙烯醛气体凝缩的情况进行说明。
首先，从立式多管式热交换器1的顶口22将甲基丙烯醛气体导入上部空间16。已导入的甲基丙烯醛气体的一部分，与上部管板8的上表面34接触而凝缩，凝缩产生的甲基丙烯醛液处在上部管板8的上表面34上。
上部管板8的上表面34从外侧部36向中心部38朝下方倾斜，另外，由于实施了抛光研磨等平滑处理，因此处在上部管板8的上表面34上的甲基丙烯醛液，不滞留在上部管板8的上表面34上，沿上部管板8的上表面34向下方即向中心部38流动。向下方流动的甲基丙烯醛液，流入至中心部的途中的传热管28或者配置在中心部附近的最下部传热管28L。这样，甲基丙烯醛液就不滞留在上部管板8的上表面34等上，因此可防止甲基丙烯醛聚合物附着在上部管板8的上表面34和传热管28的上端52附近。而且由于滞留被防止，因此聚合物也不成长。其结果，可确保流过传热管28内的甲基丙烯醛气体和甲基丙烯醛液的流路。
另外，甲基丙烯醛气体也在传热管28内发生凝缩。由凝缩而产生的甲基丙烯醛液，沿传热管28的内面58流动，如上所述，因为流过传热管28的甲基丙烯醛气体和甲基丙烯醛液的流路得到保证，所以传热管28内的甲基丙烯醛液被向下方流动的甲基丙烯醛气体等推进，不滞留在传热管28的内面58地向下方流动。
接着，甲基丙烯醛液从传热管28的下部管板10侧出来。从传热管出来的甲基丙烯醛液的大部分由于重力而下落，但一部分甲基丙烯醛液由于表面张力而附着在下部管板10的下表面42上。但是，因为下部管板10的下表面42是倾斜的，所以附着在下部管板10的下表面42上的甲基丙烯醛液不滞留，而向下方即向中心部流动，最终下落。
以往的立式多管式热交换器120(参照图10)，在上部管板128的上表面136和传热管134的内面134的内面138的上部开口部附近等，工艺流体经过长时间容易发生滞留，因此容易发生像甲基丙烯醛那样的易聚合性物质的聚合。但是，像上述那样构成的立式多管式热交换器1，由于构成为使甲基丙烯醛液不滞留在上部管板8的上表面34上等，因此难以发生聚合，可防止甲基丙烯醛聚合物向上部管板8的上表面34和传热管28的内面58的上部开口部附近等的附着。而且，即使使立式多管式热交换器1的运转持续进行，也没有聚合物成长，传热管28不发生堵塞。其结果，在不需要在以往的立式多管式热交换器中频繁进行的聚合物的去除作业的同时，可进行立式多管式热交换器的长期连续长时间运转。
另外，由于聚合物的附着被防止，因此在可防止立式多管式热交换器1的传热效率恶化的同时，可防止立式多管式热交换器1的热交换效率和分离效率的降低。
下表面，参照图8说明本发明的第2实施方式的立式多管式热交换器。第2实施方式的立式多管式热交换器类似于第1实施方式的立式多管式热交换器，其特征在于，配置在中心部的传热管以外的传热管从上部管板的上表面突出。因此，以下仅说明第2实施方式中和第1实施方式不同的部分，省略其他的共同部分的说明。另外，在图中，和第1实施方式相同的要素附以相同的符号，并省略其说明。图8是第2实施方式的立式多管式热交换器的、上部管板和传热管的连接部分的放大剖面图。
如图8所示，在第2实施方式的立式多管式热交换器中，最下部传热管28L的上端52L和第1实施方式相同，不从上部管板8的上表面34突出，与此相反，其他的传热管60的上端62从上部管板8的上表面34突出。上部管板8和传热管60之间被全边缘焊接以使上部管板8的上表面34和传热管60的上端62之间光滑地连接。该传热管60和上部管板8之间的全边缘焊接，也有提高它们之间的气密性的效果。
在这样构成的第2实施方式的立式多管式热交换器中，能够增大上部管板8和传热管60间的连接强度。因此，立式多管式热交换器即使经常地经受由工艺流体或者与工艺流体进行热交换的流体的流出流入引起的振动、由泵或者压缩机引起的振动、以及来自旋转泵机械的直接脉动流等，也可防止传热管60和上部管板8的连接部的密封性降低，能够防止从它们之间漏出工艺流体。而且，随着利用最下部传热管28L周围的传热管60的连接强度的增大，也可防止最下部传热管28L和上部管板8之间的连接部的密封性降低。另外，在通过减细传热管60的管径且增加传热管的根数来扩大可进行热交换的传热面的面积，谋求提高传热效率的情况下，可确实可靠地进行数根细传热管60和上部管板8间的连接。
下面，参照图9说明利用本发明的立式多管式热交换器的蒸馏塔系统的实施方式。以下，在立式多管式热交换器的构成部分的说明中，附以和上述的立式多管式热交换器相同的符号加以说明。图9是包括本发明的实施方式的立式多管式热交换器的蒸馏塔系统的概略图。
如图9所示，蒸馏塔系统70具有能够蒸馏易聚合性物质含有物的蒸馏塔72，蒸馏塔72具有与其中间部74连接的供给管76、与其塔顶部78连接的顶部管80和与其塔底部82连接的底部管84。蒸馏塔72的顶部管80与作为本发明的实施方式的、而且起冷凝器作用的立式多管式热交换器86的顶部88连接。在该冷凝器86的底部90连接有馏出管92，该馏出管92分成2根管，一根管与蒸馏塔72的上部94连接，另一根管与外部连接。另外，蒸馏塔72的底部管84分成2根管，一根管与作为本发明的实施方式的、且起再沸器作用的立式多管式热交换器96的底部98连接，另一根管与外部连接。在再沸器96的顶部100上连接有温度调节管102，该温度调节管102与蒸馏塔72的下部104连接。从防止易聚合性物质的聚合和塔效率的观点来看，蒸馏塔72优选是板式塔，但也可用填充塔、湿壁塔、喷淋塔等构成。
下面，通过例示从含甲基丙烯醛的液体蒸馏甲基丙烯醛的情况来说明蒸馏塔系统70的动作。
最初，准备含甲基丙烯醛的液体。例如用含分子状氧的气体使异丁烯发生气相催化氧化而得到的含甲基丙烯醛气体与水接触，将甲基丙烯醛制成甲基丙烯醛水溶液，通过捕集就能够得到该含甲基丙烯醛的液体。接着，将该含甲基丙烯醛的液体从供给管76供给蒸馏塔72中。
在含甲基丙烯醛的液体中优选添加用于抑制聚合的阻聚剂。阻聚剂例如是，选自含分子状氧的气体，氢醌、氢醌单甲酯、甲酚、苯酚、叔丁基邻苯二酚、二苯胺、吩噻嗪、亚甲基蓝中的1种或其以上，选自二甲基二硫代氨基甲酸铜、二乙基二硫代氨基甲酸铜、二丁基二硫代氨基甲酸铜和水杨酸铜等铜盐化合物、乙酸锰等锰盐化合物中的1种或其以上，对苯二胺等对苯二胺类、4-羟基-2，2，6，6-四甲基哌啶子基氧基等N-烃氧基化合物、尿素等脲类、硫脲等硫脲类等等。这些阻聚剂可以单独添加，也可以组合2种或其以上添加。当在含甲基丙烯醛的液体中添加阻聚剂时，可以在蒸馏塔72中直接导入阻聚剂，也可以溶解于供给液、回流液或者其他的溶剂中，从送液管线(未图示)导入蒸馏塔72中。另外，在阻聚剂是含分子状氧的气体时，可以通过吹泡等直接混入易聚合性物质中，或者也可以溶解于溶剂中间接地混入。在进行吹泡时，最好从蒸馏塔72的塔底部82和/或再沸器96供给含分子状氧的气体。
接着，供给到蒸馏塔72内的含甲基丙烯醛液，发生气化而成为甲基丙烯醛，从蒸馏塔72的塔顶部78通过顶部管80被送入冷凝器86的顶口22。另外，甲基丙烯醛气体虽然含有阻聚剂，但阻聚剂的一部分在蒸馏塔72内从甲基丙烯醛气体中已被除去，因此有时甲基丙烯醛气体未含有阻止甲基丙烯醛的聚合的足够量的阻聚剂。
随后，被送入冷凝器86中的甲基丙烯醛气体，在本发明的立式多管式热交换器的冷凝器86内凝缩，成为甲基丙烯醛液体。如上所述，甲基丙烯醛液不滞留在冷凝器86的上部管板8的上表面34和传热管28等中，因此可防止聚合物的附着，冷凝器86的连续长时间运转成为可能。其结果，蒸馏塔系统70全体的连续长时间运转也成为可能。
另一方面，从蒸馏塔72的塔底部82取出的含甲基丙烯醛的液体，从下向上流过再沸器96中。当含甲基丙烯醛的液体流过再沸器96中时，通过加热进行温度调节，已调节温度的甲基丙烯醛，通过温度调整管102，返回蒸馏塔72的下部104。在正常运转中，含甲基丙烯醛的液体从下向上不滞留地流过再沸器96中，再沸器96的上部管板8的上表面34被含甲基丙烯醛的液体充满，因此几乎没有聚合物附着。
在蒸馏塔系统70连续长时间运转中，例如在定期检查或因其他的机器的故障等，有时暂时停止蒸馏塔系统70的运转，残留在蒸馏塔72和再沸器96中的含甲基丙烯醛的液体，通过再沸器96和底部管84进行回收。回收时，含甲基丙烯醛的液体从上向下流过本发明的立式多管式热交换器形成的再沸器96中。像这样流动时，含甲基丙烯醛的液体不滞留在再沸器96的上部管板8的上表面34上或下部管板10的下表面42上等，因此和上述的冷凝器86的情况相同，可防止聚合物向上部管板8的上表面34或下部管板10的下表面42等附着。由此，可防止再沸器96再运转后，由聚合物的成长引起的传热管28的堵塞。其结果，在不进行再运转开始时的再沸器96内部的检查下，此后再沸器96也可连续长时间运转，与此同时，蒸馏塔系统70全体也可连续长时间运转。
以上，虽然说明了本发明的立式多管式热交换器的实施方式，但也可以进行像以下的变形。
在上述实施方式中，上部管板8的上表面34虽然从外侧部36向中心部38变低地倾斜，但倾斜的方式也不限于此，也可以从中心部向偏离中心部的位置变低，变低处也可以是大于或等于2处。
另外，在第1实施方式中说明了所有的传热管28的上端52都不从上部管板8的上表面34突出的情况，在第2实施方式中虽然说明了仅最下部传热管28L的上端52L不从上部管板8的上表面34突出，其他的传热管60的上端62从上部管板8的上表面34突出的情况，但也可以是所有的传热管28的上端52从上部管板8的上表面34突出地构成，也可以是最下部传热管28L附近的几个传热管28的上端52不从上部管板8的上表面34突出，其他的传热管28的上端从上部管板8的上表面34突出地构成。上端52不从上部管板8的上表面34突出的传热管28越多，防止聚合物附着的效果越大，上端62从上部管板8的上表面34突出的传热管60越多，上部管板8和传热管60间的连接强度越大。
另外，在上述实施方式中，虽然对甲基丙烯醛的蒸馏进行了说明，但也可以是甲基丙烯酸的蒸馏。在此场合，例如用含分子状氧的气体使甲基丙烯醛发生气相催化氧化而得到的含甲基丙烯酸的气体与水接触，将甲基丙烯酸制成甲基丙烯酸水溶液，进行捕集，将从该甲基丙烯酸水溶液以有机溶剂作为萃取剂萃取甲基丙烯酸而得到的萃取液、或者适宜地蒸馏该萃取液而得到的流体作为含甲基丙烯酸的液体进行准备。
此外，代替含甲基丙烯醛的液体或含甲基丙烯酸的液体，也可以蒸馏其他的易聚合性物质。易聚合性物质例如是甲基丙烯酸的酯、丙烯酸、马来酸或者它们的酯、苯乙烯、丙烯腈。这些易聚合性物质也可以含有高沸点物质或溶剂、和易聚合性物质生成时的副产物的混合物。例如，在丙烯酸和丙烯酸酯的情况下，可举出在气相催化氧化反应中得到丙烯酸时副产生的乙酸、丙酸、丙烯醛、马来酸、水、甲醛溶液等的混合物。另外，在甲基丙烯醛的情况下，可举出在气相催化氧化反应中得到甲基丙烯醛时副产生的乙酸、水等的混合物。另外，例如，在甲基丙烯酸和甲基丙烯酸酯的情况下，可举出在气相催化氧化反应中得到甲基丙烯酸时副产生的丙烯酸、乙酸等的混合物。
另外，在上述实施方式中，下部管板10的下表面42的倾斜方向虽然是从外侧部44向中心部46朝下方倾斜的，但也可以从外侧部44向中心部46朝上方倾斜。
此外，作为利用本发明的立式多管式热交换器的例子，虽然说明了蒸馏塔系统的实施方式，但本发明的立式多管式热交换器并不限于冷凝器86和再沸器96，也可以作为其他的凝缩器、冷却器、加热器或者蒸发器利用。
另外，本发明的立式多管式热交换器也可以具有一般的热交换器具有的挡板、纵向挡板、缓冲板、隔室壳法兰、壳盖侧法兰、壳侧喷嘴、游动头盖、固定棒和隔离物、排气连接、排流连接、仪器连接、支持座、吊钩、液面计连接、膨胀节等防止热膨胀的组件等。
实施例
以下，将使用了上部管板由倾斜面构成的本发明的冷凝器和再沸器的实施例1～4与使用了上部管板和下部管板为平的、以往的冷凝器和再沸器的比较例1～4一边进行比较，一边加以说明。与实施例1～4和比较例1～4一起使用的蒸馏塔是共同的，内装有内径0.15m、段数30段的不锈钢制(SUS304)的筛板。实施例1～4中的冷凝器和再沸器的上部管板和下部管板的倾斜面设计成从各自的管板周边向中心部变低，其倾斜角度相对于包括各自的管板周边的平面是0.01弧度。
实施例1、2和比较例1、2：含甲基丙烯醛的液体的精制
向蒸馏塔中供给含甲基丙烯醛的液体。已供给的含甲基丙烯醛的液体的组成是：93质量％甲基丙烯醛、3质量％乙酸、4质量％水，含甲基丙烯醛的液体的供给量是50kg/小时。在含甲基丙烯醛的液体中作为阻聚剂添加200ppm氢醌，边以相对于再沸器产生的蒸汽量的0.3体积％加入作为含分子状氧的气体的空气，边进行蒸馏。蒸馏塔以塔顶压力101kPa、塔顶温度66℃、塔底压力104kPa、塔底温度76℃，回流比3进行运转、管理。
实施例1和比较例1使用所有的传热管都不从上部管板的上表面突出的立式多管式热交换器，实施例2和比较例2使用仅中心部(在实施例2中相当于最下部)的一根传热管不从上部管板的上表面突出、其他的传热管从上部管板的上表面突出的立式多管式热交换器。再者，关于下部管板，在实施例1、2和比较例1、2的任一例中，都使用所有的传热管从下部管板的下表面突出的形式。
在实施例1和2中，连续运转2周后，一旦停止运转，抽出包含甲基丙烯醛含有液的工艺流体。在2天后，再开始运转，再连续运转6个月。此后，检查冷凝器和再沸器的上部管板、下部管板和传热管，但没有看到甲基丙烯醛聚合物的附着。
与此相反，在与实施例1同样地运转的比较例1中，再开始运转2个月后，在冷凝器中发生堵塞，在此后变成不能使用，因此中止运转。在冷凝器，在检查其上部管板的上表面和传热管时，发现上部管板的上表面，一整面被聚合物覆盖，基本上所有的传热管都被聚合物附着而闭塞。另外，在再沸器中，在其上部管板的上表面也附着了约5kg的聚合物，其传热管的约1/2被聚合物堵塞。而且，在冷凝器和再沸器的下部管板的下表面也看到附着了一些聚合物。
另外，在和实施例2同样地运转的比较例2中，在和比较例1相同的时期，也发生冷凝器的堵塞，在此后不能使用，因此中止运转。在冷凝器和再沸器中的聚合物向管板的附着状况和传热管的闭塞状况，除了附着在再沸器的上部管板的上表面上的聚合物是约4kg以外，和比较例1是相同的。
实施例3、4和比较例3、4：含甲基丙烯酸的液体的精制
向蒸馏塔中供给含甲基丙烯酸的液体。已供给的含甲基丙烯酸的液体的组成是：95质量％甲基丙烯酸、2质量％乙酸、3质量％丙烯酸。含甲基丙烯酸的液体的供给量是80kg/小时。在含甲基丙烯酸的液体中作为阻聚剂添加200ppm氢醌，一边以相对于再沸器产生蒸汽量0.3体积％加入作为含分子状氧的气体的空气一边进行蒸馏。蒸馏塔以塔顶压力8kPa、塔顶温度77℃、塔底压力10kPa、塔底温度99℃，回流比2进行运转、管理。
实施例3和比较例3使用所有的传热管不从上部管板的上表面突出的立式多管式热交换器，实施例4和比较例4使用仅中心部(在实施例4中相当于最下部)的一根传热管不从上部管板的上表面突出、其他的传热管从上部管板的上表面突出的立式多管式热交换器。再者，关于下部管板，在实施例3、4和比较例3、4的任一个例中，都使用所有的传热管从下部管板的下表面突出的形式。
在实施例3和4中，连续运转2周后，一旦停止运转，抽出含甲基丙烯酸液的工艺流体。2天后，再开始运转，再连续运转6个月。此后，检查冷凝器和再沸器的上部管板、下部管板和传热管，但没有看到甲基丙烯酸聚合物的附着。
与此相反，在和实施例3同样地运转的比较例3中，运转再开始的3个月后，在冷凝器中发生堵塞，此后成为不能使用，因此中止运转。在冷凝器中，在检查其上部管板的上表面和传热管时，发现上部管板的上表面，一整面被聚合物覆盖，基本上所有的传热管被聚合物堵塞。另外，在再沸器中，其上部管板的上表面上附着有约5kg的聚合物，其传热管的约6/10被聚合物堵塞。而且，在冷凝器和再沸器的下部管板的下表面也看到一些聚合物的附着。
另外，在和实施例4同样地运转的比较例4中，运转再开始4个月后，在冷凝器中发生堵塞，此后成为不能使用，因此运转中止。在冷凝器中，在检查其上部管板的上表面和传热管时，发现上部管板的上表面，一整面被聚合物覆盖，基本上所有的传热管被聚合物堵塞。另外，在再沸器中，在其上部管板的上表面上附着有大6kg的聚合物，其传热管的约7/10被聚合物堵塞。而且，冷凝器和再沸器的下部管板的下表面也看到一些聚合物的附着。
以上，详细地说明了本发明的实施方式和实施例，但本发明并不限于这些实施例，在权利要求范围内，可以进行种种变形。
Claims (11)
1.立式多管式热交换器，该热交换器是在传热管内导入含易聚合性物质的工艺流体进行热交换的立式多管式热交换器，其特征在于，具有：
沿上下方向延伸的壳体、
在该壳体的上部和下部分别设置的上部管板和下部管板、
两端部外周被这些上部管板和下部管板固定的数根传热管，
上述上部管板的上表面，从其外侧部向中心部相对于包括其外侧部边缘的平面向下方倾斜0.005～0.1弧度而形成的同时，在该上部管板的上表面的最低位置附近配置有至少一根上述传热管。
2.根据权利要求1所述的立式多管式热交换器，其中，配置在上述上部管板的最低位置附近的上述传热管的上端，以不突出上述上部管板上表面的方式构成。
3.根据权利要求1所述的立式多管式热交换器，其中，上述数根传热管的所有上端都以不突出上述上部管板上表面的方式构成。
4.根据权利要求2所述的立式多管式热交换器，其中，上述数根传热管之中，配置在上述上部管板的最低位置附近的传热管以外的传热管的上端，向上方突出地构成。
5.根据权利要求1所述的立式多管式热交换器，其中，上述下部管板的下表面倾斜地形成。
6.根据权利要求5所述的立式多管式热交换器，其中，上述下部管板的下表面，从其外侧部向中心部、相对于包括其外侧部边缘的平面向下方倾斜0.005～0.1弧度。
7.根据权利要求1所述的立式多管式热交换器，其中，上述易聚合性物质是丙烯醛、甲基丙烯醛、丙烯酸、甲基丙烯酸或者它们的酯。
8.根据权利要求1所述的立式多管式热交换器，其中，上述工艺流体还含有阻聚剂。
9.蒸馏塔系统，它是具有蒸馏含易聚合性物质的流体的蒸馏塔、与蒸馏塔的塔顶部连接的冷凝器的蒸馏塔系统，上述冷凝器是权利要求1所述的立式多管式热交换器。
10.蒸馏塔系统，它是具有蒸馏含易聚合性物质的流体的蒸馏塔、与蒸馏塔的塔底部连接的再沸器的蒸馏塔系统，上述再沸器是权利要求1所述的立式多管式热交换器。
11.蒸馏塔系统，它是具有蒸馏含易聚合性物质的流体的蒸馏塔、与蒸馏塔的塔顶部连接的冷凝器、与蒸馏塔的塔底部连接的再沸器的蒸馏塔系统，上述冷凝器和上述再沸器是权利要求1所述的立式多管式热交换器。
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