CN102650492A - 空分板翅型降膜式冷凝蒸发器 - Google Patents

Abstract

一种空分板翅型降膜式冷凝蒸发器，包括液氧槽、槽缝、T型挡板，以及置于液氧槽下方的交替排列的至少一个第一竖直通道和至少一个第二竖直通道，液氧槽里的液氧经过T型挡板的初分布和开孔阻挡片的再分布以后，进入蒸发通道均匀布膜，与冷凝通道内的气氮一起并流向下进行间接换热；本发明降膜式冷凝蒸发器结构简单，加工方便，传热性能好，并且具备性能良好的液体分布装置，有效的改善了主冷安全问题。

Description

空分板翅型降膜式冷凝蒸发器

技术领域

本发明涉及一种降膜式冷凝蒸发器，具体涉及一种空分板翅型降膜式冷凝蒸发器。

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。传统的冷凝蒸发器一般是浸浴式冷凝蒸发器，这种冷凝蒸发器整体浸泡在液氧中，导致浸浴式冷凝蒸发器底部的压力大，顶部的压力小，这样，底部的液氧可以依靠压头以热虹吸的方式沿蒸发通道被抽送到顶部，同时与冷凝通道里自上而下的气氮进行间接换热。其缺点是：蒸发通道底部的液氧处于过冷状态，导致传热温差较大，并且在蒸发前需要升温而占用一部分换热面积，这就降低了浸浴式冷凝蒸发器的传热效率。

为了解决浸浴式冷凝蒸发器存在的问题，相关专家提出了降膜式冷凝蒸发器，这种冷凝蒸发器不是浸泡在液氧中，而是液氧在重力作用下从蒸发通道的顶部流动到底部，同时与冷凝通道里自上而下的气氮进行间接换热，其优点是：不会有过冷液氧的存在，这不仅可以降低液氧的饱和沸点，减小传热温差，也可以节省换热面积，从而使传热系数明显增大，降膜式冷凝蒸发器还可以降低下塔的压力，节省了动力，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。

值得重视的是，空分降膜式冷凝蒸发器还要具有性能良好的液体分布装置，其设计不仅要保证各个蒸发通道内液氧流量的均匀性，而且要使单个蒸发通道内部具有良好的布膜效果。因为各个蒸发通道液氧流量分配不均或者单个蒸发通道内布膜不均，会直接影响冷凝蒸发器的传热性能，还会导致某些蒸发通道出现干蒸发，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装置的结构至关重要。

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降膜式冷凝蒸发器，它的结构简单、加工方便，解决了现有的浸浴式冷凝蒸发器传热性能低的技术问题，得益于良好的液体分布器装置，使本发明空分板翅型降膜式冷凝蒸发器具有良好的布膜效果，增强了本发明空分板翅型降膜式冷凝蒸发器的传热性能，并且有效改善了主冷安全问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种空分板翅型降膜式冷凝蒸发器，包括液氧槽1以及置于液氧槽1下方的交替排列的至少一个第一竖直通道7和至少一个第二竖直通道8，所述第一竖直通道7和第二竖直通道8通过竖直隔板6隔开，所述液氧槽1底部为水平设置的间隔有槽缝2的T型挡板3；所述第一竖直通道7从上到下包括依次相连接的上封条14、支撑片13、下封条12以及依次相连通的气氮导流片11、冷凝通道10和液氮导流片9；所述第二竖直通道8从上到下是相互连通的开孔阻挡片4和蒸发通道5，开孔阻挡片4上部通过槽缝2与液氧槽1相连通。

所述开孔阻挡片4为水平设置的锯齿型或多孔型翅片，固定于两侧竖直隔板6之间。

所述蒸发通道5和冷凝通道10内部是沿通道长度方向设置的多孔型翅片，固定于两侧竖直隔板6之间。

部件间的固定方式均为真空钎焊。

该空分板翅型降膜式冷凝蒸发器的部件均采用铝制导热材料。

本发明和现有技术相比，具有如下有益效果：

本发明降膜式冷凝蒸发器传热温差小，传热系数大，节省换热面积，降低下塔的压力，节省了动力，得益于本发明的液体分布装置，来自液氧槽1的液氧通过T型挡板3的初分布，可以缓冲液氧面波动对液氧分配的影响，保证各个蒸发通道5内液氧流量的均匀性，再经过开孔阻挡片4的再分布，保证了单个蒸发通道5内部良好的布膜效果，从而使本发明更好的发挥了降膜式冷凝蒸发器传热温差小、传热系数大、节省动力的优势，同时可以有效改善主冷安全问题。

附图说明

图1为本发明板翅型降膜式冷凝蒸发器的结构示意图。

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，本发明一种空分板翅型降膜式冷凝蒸发器，其结构主要包括液氧槽1、槽缝2、T型挡板3，以及按交替顺序排列的至少一个第一竖直通道7和至少一个第二竖直通道8，所述第一竖直通道7和第二竖直通道8通过竖直隔板6隔开，所述液氧槽1为一个顶部敞口的长方形箱体，底部为水平设置的间隔有槽缝2的T型挡板3；所述第一竖直通道7从上到下包括依次相连接的封条14、支撑片13、封条12以及依次相连通的气氮导流片11、冷凝通道10和液氮导流片9；所述第二竖直通道8从上到下是相互连通的开孔阻挡片4和蒸发通道5，开孔阻挡片4上部通过槽缝2与液氧槽1相连通。

优选的，开孔阻挡片4为水平设置的锯齿型或多孔型翅片，真空钎焊于两侧竖直隔板6之间，以促进对液氧的均匀分布。

优选的，蒸发通道5和冷凝通道10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6之间，以促进传热。

优选的，该空分板翅型降膜式冷凝蒸发器的部件均采用铝制导热材料，使本发明既具有良好的机械性能又具有良好的传热性能。

本发明的工作原理为：液氧槽1里的液氧经过T型挡板3的初分布和开孔阻挡片4的再分布以后，进入蒸发通道5进行均匀布膜，同时，来自下塔的高压气氮经过气氮导流片11的均匀分布之后进入冷凝通道10，与蒸发通道5内的液氧一起并流向下进行间接换热，冷凝通道10底部的冷凝液氮由液氮导流片9汇集，再通过液氮封头19送出，蒸发通道5底部未被蒸发的液氧经由液氧泵20送出。

图2为本发明涉及的低温空分双塔设备简图，包括上塔15、下塔16，上塔15是低压塔，下塔16是高压塔，本发明降膜式冷凝蒸发器置于上塔15的底部，气氮封头18通过导流片11和冷凝通道10的顶部相连通，液氮封头19通过液氮导流片9和冷凝通道10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，一种是再循环型降膜式冷凝蒸发器，另一种是一次通过型降膜式冷凝蒸发器。

对于再循环型降膜式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16，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15，在上塔15低温精馏分离成氮和氧的产物。来自液氧槽1的液氧经过T型挡板3和开孔阻挡片4的分布后进入蒸发通道5并在其内部进行均匀布膜，同时，来自下塔16顶部的气氮经气氮封头18进入气氮导流片11，经过气氮导流片11的均匀分布后进入冷凝通道10，这样，蒸发通道5里的液氧就与冷凝通道10里的气氮一起并流而下进行间接换热。在蒸发通道5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15继续参与精馏过程，而从蒸发通道5出来的未被蒸发的液氧流入冷凝蒸发器17的下方，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10底部流出的液氮，经液氮导流片9汇集通过液氮封头19流出，一部分进入下塔16作为回流，另一部分可以作为产品液氮回收。

对于一次通过型降膜式冷凝蒸发器所在的低温空分装置，类同于一次再循环型降膜式冷凝蒸发器所在的低温空分装置，区别在于一次通过型降膜式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17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 (5)

1.一种空分板翅型降膜式冷凝蒸发器，包括液氧槽（1）以及置于液氧槽（1）下方的交替排列的至少一个第一竖直通道（7）和至少一个第二竖直通道（8），所述第一竖直通道（7）和第二竖直通道（8）通过竖直隔板（6）隔开，其特征在于：所述液氧槽（1）底部为水平设置的间隔有槽缝（2）的T型挡板（3）；所述第一竖直通道（7）从上到下包括依次相连接的上封条（14）、支撑片（13）、下封条（12）以及依次相连通的气氮导流片（11）、冷凝通道（10）和液氮导流片（9）；所述第二竖直通道（8）从上到下是相互连通的开孔阻挡片（4）和蒸发通道（5），开孔阻挡片（4）上部通过槽缝（2）与液氧槽（1）相连通。

2.根据权利要求1所述的空分板翅型降膜式冷凝蒸发器，其特征在于：所述开孔阻挡片（4）为水平设置的锯齿型或多孔型翅片，固定于两侧竖直隔板（6）之间。

3.根据权利要求1所述的空分板翅型降膜式冷凝蒸发器，其特征在于：所述蒸发通道（5）和冷凝通道（10）内部是沿通道长度方向设置的多孔型翅片，固定于两侧竖直隔板（6）之间。

4.根据权利要求1所述的空分板翅型降膜式冷凝蒸发器，其特征在于：部件间的固定方式均为真空钎焊。

5.根据权利要求1所述的空分板翅型降膜式冷凝蒸发器，其特征在于：该空分板翅型降膜式冷凝蒸发器的部件均采用铝制导热材料。

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