CN102650491B - 空分板翅型膜式主冷液体分布器 - Google Patents

Abstract

一种空分板翅型膜式主冷液体分布器，包括预分布结构、一级分布结构、二级分布结构、储氧槽、贮氧槽、溢流孔、出液孔和均压孔，由预分布结构和一级分布结构实现对液氧的初分布，由二级分布结构实现对液氧的再分布，在储氧槽上部两侧隔板上沿宽度方向间隔预设距离均匀设置多个溢流孔，所有溢流孔处于同一水平高度，在各个贮氧槽底部一侧开有出液孔，在各个贮氧槽上方一侧开有均压孔；这种结构形式可以保证进入各个蒸发通道的液氧流量均匀，获得蒸发通道内部良好的布膜效果，进而提高主冷凝蒸发器的传热性能，还可以有效改善主冷安全问题。

Description

空分板翅型膜式主冷液体分布器

技术领域

本发明涉及冷凝蒸发器的液体分布器技术领域，具体涉及一种空分板翅型膜式主冷液体分布器。

背景技术

在低温空分设备的精馏系统中，冷凝蒸发器是联系上下塔的关键换热设备，其结构和传热性能对空分装置的能耗、分离效率及资金投入有直接的影响。相对于浸浴式主冷，膜式主冷的传热温差小，可降低下塔的压力，传热系数K值明显增大，节能效果显著，而且膜式主冷的结构尺寸明显减小，有利于运输，因此，降膜式冷凝蒸发器被越来越多的应用于空分换热设备中。

液体分布器是空分降膜式冷凝蒸发器的关键结构，其结构设计的优劣直接关系到液氧蒸发通道的布膜效果和主冷的换热性能，进而影响生产能力、产品质量及设备寿命。

衡量空分膜式主冷液体分布器结构优劣的标准主要有两个：一是各个蒸发通道内液氧流量的均匀性，二是单个蒸发通道内部的布膜效果，目前，对于空分膜式主冷液体分布器的结构设计方面，强调更多的是保证单个蒸发通道良好的布膜效果，但是，如果各个蒸发通道液氧流量不均匀，也很难得到良好的布膜效果，这就会影响到主冷的换热性能，甚至会导致主冷安全问题。例如，各个蒸发通道液氧流量分布不均，可能导致某些蒸发通道液氧量过剩，而另一些蒸发通道液氧量过少出现干蒸发，液氧中的N₂O等会在蒸发通道的壁面上析出，进而堵塞通道引起碳氢化合物浓缩、析出、积聚，增大了爆炸危险性。因此合理设计液体分布器的结构，保证均匀的液氧流量和良好的布膜效果，已经成为空分降膜式冷凝蒸发器的一个重要的研究方向。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种空分板翅型膜式主冷液体分布器，具有各个蒸发通道内液氧流量均匀且单个蒸发通道内部的布膜效果好的特点。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种空分板翅型膜式主冷液体分布器，包括交替顺序排列的至少一个第一竖直通道16和至少一个第二竖直通道17，所述第一竖直通道16和第二竖直通道17通过两侧竖直隔板13隔开，所述第一竖直通道16包括设置在其顶端与液氧槽1相连接的封条15以及设置在封条15底部间隔预设空隙的贮氧槽12，在贮氧槽12下部一侧开有出液孔11；所述第二竖直通道17包括设置在其顶端的与液氧槽1相连通的预分布结构2、设置在预分布结构2下方间隔预设空隙的一级分布结构3、设置在一级分布结构3下方间隔预设空隙的储氧槽5以及储氧槽5下部连接的二级分布结构6，其中，在储氧槽5上部两侧隔板上沿宽度方向间隔设置有距离均匀的多个溢流孔4，所有溢流孔4处于同一水平高度。

在所述贮氧槽12上方一侧开有均压孔14。

所述预分布结构2为开有通孔的封条，固定于两侧竖直隔板13之间。

所述一级分布结构3和二级分布结构6均为水平布置的多孔型翅片或锯型翅片，固定于两侧竖直隔板13之间。

部件间的固定方式均为真空钎焊。

该空分板翅型膜式主冷液体分布器的部件均采用铝制导热材料。

一种降膜式冷凝蒸发器，采用上述所述的空分板翅型膜式主冷液体分布器。

本发明和现有技术相比，具有如下有益效果：

1、本发明在各个储氧槽上部两侧隔板上沿宽度方向间隔预设距离均匀设置多个溢流孔，所有溢流孔均处于同一水平高度，这种结构形式保证各个储氧槽的液位高度一致，在重力的作用下，使进入各个蒸发通道的液氧流量均匀，这样不仅可以获得各个蒸发通道内良好的布膜效果，保证更好换热通道传热效果，提高生产能力和产品质量，还可以有效的改善主冷安全问题；

2、在各个贮氧槽上方一侧开有均压孔，均压孔与外部空间连通，从而使各个贮氧槽和储氧槽内的压力稳定，保证出液孔良好的出流效果和溢流孔良好的溢流效果。

附图说明

图1为本发明液体分布器的结构示意图。

图2为本发明涉及的低温空分双塔设备简图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更详细的说明。

如图1所示，本发明涉及一种空分板翅型膜式主冷液体分布器，包括交替顺序排列的至少一个第一竖直通道16和至少一个第二竖直通道17，所述第一竖直通道16和第二竖直通道17通过两侧竖直隔板13隔开，所述第一竖直通道16包括设置在其顶端与液氧槽1相连接的封条15，以及设置在封条15下方间隔预设空隙的贮氧槽12，在贮氧槽12的下部一侧开有出液孔11，贮氧槽12底部和封条10相连接，封条10和导流片9相连接，导流片9底部与冷凝通道8相连通；所述第二竖直通道17包括设置在其顶端的与液氧槽1相连通的预分布结构2、设置在预分布结构2下方间隔预设空隙的一级分布结构3、设置在一级分布结构3下方间隔预设空隙的储氧槽5、和储氧槽5下部连接的二级分布结构6以及和二级分布结构6下方相连通的蒸发通道7，其中，在储氧槽5上部两侧隔板13上间隔设置有距离均匀的多个溢流孔4，所有溢流孔4均处于同一水平高度。

优选的，在贮氧槽12上方一侧开有均压孔14。

优选的，预分布结构2为开有通孔的封条，真空钎焊于两侧竖直隔板13顶端。

优选的，一级分布结构3和二级分布结构6均为水平布置的多孔型翅片或锯齿型翅片，真空钎焊于两侧竖直隔板13之间。

优选的，蒸发通道7和冷凝通道8内部是沿通道长度方向设置的多孔型翅片，真空钎焊于两侧竖直隔板13之间。

优选的，该空分板翅型膜式主冷液体分布器的部件均采用铝制导热材料。

本发明的工作原理为：来自液氧槽1的液氧经过预分布结构2和一级分布结构3的初分布之后进入储氧槽5，在储氧槽5上部两侧隔板上间隔设置有距离均匀的多个溢流孔4，所有溢流孔4均处于同一水平高度，旨在保证各个储氧槽5的液位高度相同，在重力的作用下，使进入各个蒸发通道7的液氧流量均匀，储氧槽5里的液氧经过二级分布结构6的再分布之后，进入蒸发通道7，与冷凝通道8的气氮一起并流向下进行间接换热。从溢流孔4流出的液氧进入贮氧槽12，各个贮氧槽12的液氧经出液孔11由液氧集管23汇集后，与从蒸发通道7流出的液氧一起经液氧泵20继续参与循环，或者被直接被作为产品氧输出。

图2为本发明涉及的低温空分双塔设备简图，包括上塔26、下塔19，上塔26是低压塔，下塔19是高压塔，本发明所涉及的主冷凝蒸发器18置于上塔26的底部，液氧集管23通过出液孔11与各个贮氧槽12的底部相连通，气氮封头24通过导流片9与冷凝通道8的顶部相连通，液氮封头25与冷凝通道8的底部相连通。

空分降膜式冷凝蒸发器在运行方式上分为两种，一种是再循环型冷凝蒸发器，另一种是一次通过型冷凝蒸发器。

对于再循环型冷凝蒸发器所在的低温空分装置，其工作原理为：进料空气进入下塔19，在这里低温精馏分离成富氮蒸气和富氧液体，二者再被送入上塔26，在上塔26低温精馏分离成氮和氧的产物。来自液氧槽1的液氧经过预分布结构2和一级分布结构3的初分布后进入储氧槽5，由于溢流孔4的溢流作用，使储氧槽5具有相同的液位高度，储氧槽5里的液氧经过二级分布结构6的再分布之后，进入蒸发通道7并在其内部进行均匀布膜，同时，来自下塔19顶部的气氮经气氮封头24进入导流片9，经过导流片9的均匀分布后进入冷凝通道8，这样，蒸发通道7里的液氧就与冷凝通道8里的气氮一起并流而下进行间接换热。在蒸发通道7内部蒸发得到的气氧一部分作为气体产品在塔外被收集，大部分进入上塔26继续参与精馏过程，而从蒸发通道7出来的未被蒸发的液氧流入主冷凝蒸发器18的下方，同时，各个贮氧槽12的液氧经出液孔11由液氧集管23汇集后也流入主冷凝蒸发器18的下方，在这里与从蒸发通道流出的液氧汇集之后一起被送入液氧泵20，从液氧泵20流出的液氧一部分经过流量调节阀22被送入液氧槽1继续参与循环，在此旁通阀21也起到了流量控制的作用，另一部分作为产品液氧加以回收。另一方面，从冷凝通道8底部流出的液氮经液氮封头25汇集后，一部分进入下塔19作为回流，另一部分可以作为产品液氮回收。

对于一次通过型冷凝蒸发器所在的低温空分装置，不包括矩形虚线内的旁通阀21，流量调节阀22及其所在的旁通回路和再循环回路，主冷凝蒸发器18下方汇集的液氧不再参与循环换热，而是直接被液氧泵20作为产品氧输出。

Claims (7)

1.一种空分板翅型膜式主冷液体分布器，包括交替顺序排列的至少一个第一竖直通道（16）和至少一个第二竖直通道（17），所述第一竖直通道（16）和第二竖直通道（17）通过两侧竖直隔板（13）隔开，其特征在于：所述第一竖直通道（16）包括设置在其顶端与液氧槽（1）相连接的封条（15）以及设置在封条（15）底部间隔预设空隙的贮氧槽（12），在贮氧槽（12）下部一侧开有出液孔（11）；所述第二竖直通道（17）包括设置在其顶端的与液氧槽（1）相连通的预分布结构（2）、设置在预分布结构（2）下方间隔预设空隙的一级分布结构（3）、设置在一级分布结构（3）下方间隔预设空隙的储氧槽（5）以及储氧槽（5）下部连接的二级分布结构（6），其中，在储氧槽（5）上部两侧隔板上沿宽度方向间隔设置有距离均匀的多个溢流孔（4），所有溢流孔（4）处于同一水平高度。

2.根据权利要求1所述的空分板翅型膜式主冷液体分布器，其特征在于：在所述贮氧槽（12）上方一侧开有均压孔（14）。

3.根据权利要求1或2所述的空分板翅型膜式主冷液体分布器，其特征在于：所述预分布结构（2）为开有通孔的封条，固定于两侧竖直隔板（13）之间。

4.根据权利要求1或2所述的空分板翅型膜式主冷液体分布器，其特征在于：所述一级分布结构（3）和二级分布结构（6）均为水平布置的多孔型翅片或锯型翅片，固定于两侧竖直隔板（13）之间。

5.根据权利要求1或2所述的空分板翅型膜式主冷液体分布器，其特征在于：部件间的固定方式均为真空钎焊。

6.根据权利要求1或2所述的空分板翅型膜式主冷液体分布器，其特征在于：该空分板翅型膜式主冷液体分布器的部件均采用铝制导热材料。

7.一种降膜式冷凝蒸发器，其特征在于：采用权利要求1至6任一项所述的空分板翅型膜式主冷液体分布器。

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