CN101907409B - 一种易堵塞气相物料的节能降温方法及塔式换热器 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种易堵塞气相物料的节能降温技术，涉及工业过程中的传热设备，属于气液传热装置领域。具体地说为塔式换热器，塔内使用抗堵性塔板，且将塔分为2～3段，在保证气体出口温度的同时，有效的降低了能耗。本发明可用于化工、石化、轻工、冶金等行业中的传热过程，且具有抗堵性好、经济效益显著等特点。

Description

一种易堵塞气相物料的节能降温方法及塔式换热器

技术领域

本发明涉及化工、石油、轻工、冶金等工业过程的传热设备，具体的讲是一种节能降温的换热设备，属于气液传热装置领域。

背景技术

在工业中对于烟道气、焦炉气或某些物质反应后的气体产物(如醋酸和乙炔的反应产物)等这类物料通常采用普通的管壳式换热器进行降温，但由于这些物料通常粘度较大、且常常含有固体颗粒，所以其在换热管内的流动阻力非常大并且容易在壁面上结垢，经常会使普通的管壳式换热器堵塞。因此，需要经常对换热器进行清洗，于是增加了工厂大量的维修时间。

发明内容

本发明提供了一种易堵塞气相物料的节能降温技术，具体的说包括两种新型的节能降温设备，在将粘度大且含有固体颗粒的气相物料降温的同时能够进一步的提高传热效率、强化传热效果、改善流动状态、有效的解决了堵塞问题。

为了达到上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种易堵塞气相物料的节能降温方法，使用塔式换热器进行换热，在塔式换热器中，高温气体从塔底进入，气体中可能含有的固体颗粒或液滴在塔内被吸收下来，洁净、降温后的气体从塔顶排出，其特征是：将塔分为3段，从下段流出的液体，经过沉降槽(6)滤去其中的固体颗粒或其它难以流动的物质，过滤后的液体由泵(8)打入冷却器(4)，经冷液冷却后在返回塔内吸收气体中的固体或液体；塔的中段流出的液体驱动溴化锂机组(5)产生低温冷水备用，经冷却后的液体流回塔内循环使用；塔的上段继续用低温液体吸收气体中的固体颗粒或液滴，从上段流出的液体被冷媒冷却后返回塔内，如此循环使用。

所述的塔式换热器，其特征在于塔的中段和上段的最后一块塔板不设置筛孔并在中间开有一个帽罩(2)，以阻止液体流入下一段塔内。

所述的塔式换热器，其特征还在于在每段塔的上部设置1～10块泡罩塔板(1)，以便使得即使因偶然因素如停电而没有液体回流至塔内时，仍有部分塔板上持有液层，仍可以对气体进行有效的吸收和脱除固液。

本发明与已知的技术相比可以评述如下：

与普通管壳式换热器相比，本发明中的第一种设备虽然增加了旋转机构和推料器等设备，并且消耗电力，但推料器的转动不仅能够将冷凝在管壁上的液体、固体等推出去，避免了堵塞，还增大了换热管内气体的湍动程度，提高了管内的对流传热系数和总传热系数，强化了传热效果，从而能够减少冷却介质的消耗。

与普通管壳式换热器相比，本发明中的第二种设备虽然使用造价稍高的抗堵性塔板，并且在工艺流程上采用比普通管壳式换热器稍显复杂的多级冷凝，但在工业应用中却能大大降低能耗，并且在换热过程中能够吸收冷凝下来的有经济价值的气体，继而使生产过程达到更高的技术指标和实现更多的经济效益、社会效益。

附图说明

本发明的具体实施方案参照附图详细说明如下：

图1是带推料器的管壳式换热器示意图。

图2是管箱示意图。

图3是带推料器的换热管示意图。

图4是塔式换热器示意图。

图5是普通的管壳式换热器示意图。

图中：1、旋转机构，2、主转动轴，3、次转动轴，4、物料进口管，5、管箱，6、冷却水进口管，7、喷水装置，8、抽风机，9、换热管，10、推料器，11、物料出口管，12、废料口，13、冷却水出口管，14、百叶窗，15、泡罩塔板，16、帽罩，17、抗堵性塔板，18、冷却器，19、溴化锂机组，20、沉降槽，21、流量计，22、泵，23、封头，24、管板。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明做进一步详细说明。

如图1、图2、图3所示，带推料器的管壳式换热器由旋转机构1、主转动轴2、次转动轴3、物料进口管4、管箱5、冷却水进口管6、喷水装置7、抽风机8、换热管9、推料器10、物料出口管11、废料口12、冷却水出口管13、百叶窗14组成。旋转机构1包括一个大的主转动轴2和一些小的次转动轴3。

带推料器的管壳式换热器的操作过程如下：主转动轴2带动链轮、棘轮等机构，分别将动力传送到各个次转动轴3，次转动轴3带动推料器10转动。高温物料由物料进口管4进入带推料器的换热管9，冷却水由冷却水进口管6进入喷水装置7，经喷水装置7喷淋下来的水在换热管9上吸收管内高温物料所释放出的热量，部分冷却水吸热蒸发，汽化的冷却水和由百叶窗14进入的空气一起被管箱5上面的抽风机8抽出，未汽化的冷却水由管箱5下面的冷却水出口管13排出，而换热管内部的推料器10不停的做螺旋运动，以便将冷凝在管壁上的液体、固体等推出去，从而能够避免换热管9的堵塞问题，洁净、降温后的气体从物料出口管11排出，被推料器10推出的液体、固体等废料落在废料口12处，废料口12平时是封闭的，一段时间后再打开废料口让液体、固体等废料排出。

如图4所示，在塔式换热器中为了降低该塔式换热器的能耗，实现能源的梯级利用，将塔分为2～3段，塔内液体的温度从下往上逐渐降低。在每段塔的上部设置几块(一般1～10块)泡罩塔板15(或其它不漏液的塔板)，以便使得即使因偶然因素(如停电)而没有液体回流至塔内时，仍有部分塔板上持有液层，仍可以对气体进行有效的吸收和脱除固液。在塔的第二段(中段)和第三段(上段)的最后一块塔板不设置筛孔并在中间开有一个帽罩16，以阻止液体流入下一段塔内，从而使得在该塔式换热器中气体贯通整个塔，而塔分作2～3段后，每段的液体不互相串通。

塔式换热器的操作过程如下：高温气体从塔底进入塔的第一段(下段)，气液两相在塔内逆流接触，气体中含有的固体颗粒或液滴在第一段(下段)被部分吸收(解析)下来，从第一段(下段)流出的液体，经过沉降槽20(或其它过滤设备)滤去其中的固体颗粒或其它难以流动的物质，过滤后的液体由泵22打入冷却器18，经冷液冷却后在返回塔内继续吸收气体中的固体或液滴，若从沉降槽20流出的液体流量增大，则需取走部分液体，反之，则补充适量液体；气体上升至第二段(中段)的最后一块塔板，从其中间的帽罩16上升至第二段(中段)，气液两相在塔内逆流接触，气体中的固体颗粒或液滴进一步扩散到液体中，从塔的第二段(中段)流出的液体驱动溴化锂机组19产生低温冷水备用，经冷却后的液体流回塔内循环使用；气体进一步上升，从第三段(上段)的最后一块塔板中间的帽罩16上升至第三段(上段)，气液两相在塔内逆流接触，继续用更冷的液体吸收气体中的固体颗粒或液滴，从塔的第三段(上段)流出的液体被冷媒冷却后再返回塔内，如此循环使用，洁净、降温后的气体从塔顶排出。

实施例1：用本发明中的带推料器的管壳式换热器对焦炉气进行降温。焦炉气除含有氢气和甲烷外，还含有质量分数约为10％的焦炭和煤焦油。焦炉气由物料进口管进入带推料器的换热管，将热量释放给由喷水装置喷淋下来的冷却水，随着温度的降低焦炉气中的焦炭和煤焦油会不断的附着在换热管的内壁上，从而被旋转的推料器推出。从物料出口管排出的焦炉气中焦炭和煤焦油的质量分数仅为0.1％，从而达到了除去焦炉气中焦炭和煤焦油的目的。

实施例2：用本发明中的塔式换热器对醋酸和乙炔的反应产物进行降温。高温的反应产物从塔底进入，流量为36000Kg/h，其中乙炔占45％(质量分数，下同)，醋酸占27％，醋酸乙烯占26％，碳粉占2％，气液两相在塔内逆流接触，气体在上升的过程中温度逐渐降低，所以大量的反应产物和未反应的醋酸会冷凝下来进入液体中，液体流量会不断增加，进料中98％醋酸、99％的醋酸乙烯和几乎全部的碳粉经沉降槽后由泵抽出，进入后面的分离工段。进料中99％的乙炔经降温后从塔顶排出。经过塔式换热器不仅吸收了气体中的碳粉颗粒，而且回收了大量有用的化学物料，取得了很好的经济效益。

Claims (3)

1.一种易堵塞气相物料的节能降温方法，使用塔式换热器进行换热，在塔式换热器中，高温气体从塔底进入，气体中可能含有的固体颗粒或液滴在塔内被吸收下来，洁净、降温后的气体从塔顶排出，其特征是：将塔分为3段，从下段流出的液体，经过沉降槽(6)滤去其中的固体颗粒或其它难以流动的物质，过滤后的液体由泵(8)打入冷却器(4)，经冷液冷却后再返回塔内吸收气体中的固体或液体；用塔的中段流出的液体驱动溴化锂机组(5)产生低温冷水备用，经冷却后的液体流回塔内循环使用；在塔的上段继续用低温液体吸收气体中的固体颗粒或液滴，从上段流出的液体被冷媒冷却后返回塔内，如此循环使用。

2.按照权利要求1所述的塔式换热器，其特征在于在每段塔的上部设置1～10块泡罩塔板(1)，以便使得即使因偶然因素如停电而没有液体回流至塔内时，仍有部分塔板上持有液层，仍可以对气体进行有效的吸收和脱除固液。

3.按照权利要求1所述的塔式换热器，其特征在于塔的中段和上段的最后一块塔板不设置筛孔并在中间开有一个帽罩(2)，以阻止液体流入下一段塔内。

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