CN103816694B - 高黏度、易凝结物料的冷凝方法 - Google Patents

高黏度、易凝结物料的冷凝方法 Download PDF

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本发明涉及一种高黏度、易凝结物料的冷凝方法,主要解决现有技术中高黏度、易凝结物料无法连续操作的问题。本发明通过采用一种高黏度、易凝结物料的冷凝方法,反应罐(20)中生成的高黏度、易凝结物料进入冷凝器(22),与冷却介质换热后,形成的凝液进入凝液储罐(35),未冷凝的物料作为待冷却介质进入换热器(23)的冷凝换热区(3)的壳程,换热器(23)中形成的凝液进入凝液储罐(35),未冷凝的物料从待冷却介质出口(6)排出的技术方案较好地解决了上述问题,可用于高黏度、易凝结物料的冷凝中。

Description

高黏度、易凝结物料的冷凝方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种高黏度、易凝结物料的冷凝方法。
背景技术
[0002] 化工、原料药生产过程中都会用到换热器对蒸馏原料进行冷凝回收,而对于一些特殊的原料为了不让其逃逸出系统,通常需要对末端气相产物进行捕集。捕集工作一般由后冷器担任。如果物料恰恰又是高黏度、高凝固点或者黏度曲线随温度变化比较大的原料,那么就容易因为冷凝物堵塞后冷器,工程上采取的比较便捷的处理方式就是设置双后冷器,在一个后冷器阻力过大的时候切换至另一个,而原先那个堵塞的后冷器用热介质进行加热再生。这样的方法虽然从流程上讲很简单,但是实际操作过程是间歇的,阀门启闭较多,操作难度大,也很难实现自控,并且存在一些安全隐患。
[0003] CN201120403204涉及的是一种列管式换热器,这种列管式换热器由换热筒体两端各安装一个封头构成,换热筒体内安装有中心管、列管、螺旋板,中心管与换热筒体之间的环形空间内安装有螺旋板,中心管、螺旋板、换热筒体共同围成了沿换热器轴线方向上的螺旋通道;螺旋板上设置有椭圆孔,列管穿过螺旋板上的椭圆孔安装在螺旋通道内,且各列管以中心管为轴线呈环状同心圆一圈圈排列。本实用新型中利用螺旋通道产生的离心力对换热界面的扰动,提高了换热效率,解决了现有的列管式换热器换热效率低的问题。
[0004] 为了避免后冷器堵塞影响工艺操作,工程上采取了很多措施,包括以往使用的监测后冷器压降、自动切换加热一冷却介质等手段,但实际操作过程中,由于人员操作失误、仪表测量偏差等原因产生的换热器堵塞或者捕集能力下降,仍然不可避免的对整个流程产生影响。
[0005] 由此可见,必须对可能会造成换热器阻塞的各环节进行有效的控制,以提高捕集效率,保证工艺流程的顺畅。
[0006] 现在通常会有以下这些方法,其缺点也显而易见:
[0007] I)使用单个后冷器在高于凝结温度下进行捕集,此种方法无法完全保证所有气体均被冷凝,可能导致中间体泄漏至下游流程;
[0008] 2)使用双后冷器的交替捕集的方式需要定期切换换热器,如果切换不及时,流程安全性受到威胁。
发明内容
[0009] 本发明所要解决的技术问题是现有技术中高黏度、易凝结物料无法连续操作的问题,提供一种新的高黏度、易凝结物料的冷凝方法。该方法用于高黏度、易凝结物料的冷凝中,具有可连续操作的优点。
[0010] 为解决上述问题,本发明采用的技术方案如下:一种高黏度、易凝结物料的冷凝方法,反应罐(20)中生成的高黏度、易凝结物料进入冷凝器(22),与冷却介质换热后,形成的凝液进入凝液储罐(35),未冷凝的物料作为待冷却介质进入换热器(23)的冷凝换热区(3)的壳程,换热器(23)中形成的凝液进入凝液储罐(35),未冷凝的物料从待冷却介质出口
(6)排出;其中,所述换热器(23)为卧式,包括前封头(1)、后封头(2)、冷凝换热区(3)、加热换热区(4 ),冷凝换热区(3 )设有待冷却介质入口( 5 )和待冷却介质出口( 6 ),冷凝换热区
(3)内布有换热要求所需量的换热管(16)作为管程,壳程(17)内设有折流板(15),冷凝换热区(3)的冷却介质走管程,冷凝换热区(3)底部通过凝液收集板(18)与加热换热区(4)顶部相连通,凝液收集板(18)上开有漏斗口( 19),漏斗口( 19)通过漏斗脚管(12)与加热换热区(4)内的凝液槽(13)相连通,凝液槽(13)设有凝液排出管(14),加热换热区(4)的漏斗口(19)和漏斗脚管(12)外围空间走加热介质,前封头(1)、后封头(2)内分别设置隔板
(11)以隔离冷凝换热区(3)内的冷却介质和加热换热区(4)内的加热介质。
[0011] 上述技术方案中,优选地,所述前封头(1)、后封头(2)为椭圆形,隔板(11)具有隔热功能;折流板(15)形式为弓形、圆盘形、圆环形中的至少一种;冷凝换热区(3)内的管程数为1,壳程数为I ;冷凝换热区(3)与加热换热区(4)的体积比为5〜1:1 ;凝液收集板
(18)开孔率为30%〜60% 0
[0012] 上述技术方案中,更优选地,所述冷凝换热区(3)与加热换热区(4)的体积比为
3.5〜2.5:1 ;凝液收集板(18)开孔率为40%〜50% 0
[0013] 上述技术方案中,优选地,所述待冷却介质入口(5)靠近前封头(1),冷却介质入口(7)设置于后封头(2)上,冷却介质出口(8)设置于前封头(I)上,待冷却介质出口(6)靠近后封头(2);加热介质入口(9)设置于后封头(2)上,加热介质出口(10)设置于前封头上。
[0014] 上述技术方案中,优选地,所述凝液排出管(14)位于加热介质入口(9) 一侧,凝液排出管(14)应插入凝液槽(13)内形成足够的液封,阻止气体未经换热从凝液排出管(14)排出。
[0015] 上述技术方案中,优选地,所述冷凝器(22)的冷却介质为50〜80°C水;换热器(23)凝液出口物料的黏度为130〜170cP,凝固点温度为60〜90°C,压力以绝压计为1X10_3〜3X10 "3MPa0
[0016] 上述技术方案中,优选地,所述换热器(23)的操作压力以绝压计为1X10_3〜3X 1-3MPa ;换热器(23)的冷却介质为50〜80°C水,加热介质为70〜100°C水。
[0017] 上述技术方案中,优选地,所述换热器(23)未冷凝物料排出管线与真空栗相连。
[0018] 本专利在高黏度、易凝结物料的冷凝过程中采用组合式的换热器,对于凝结后液相黏度随温度下降变化较大的物质,或者凝结点和凝固点温差比较小的物质,进行再加热,可安全的实现连续操作,取得了较好的技术效果。
附图说明
[0019] 图1为本发明所述方法的流程示意图;
[0020] 图2为本发明所述换热器23的侧向剖面图;
[0021] 图3为本发明所述换热器23的径向断面示意图。
[0022] I为前封头;2为后封头;3为冷凝换热区;4为加热换热区;5为待冷却介质入口 ;6为待冷却介质出口 ;7为冷却介质入口 ;8为冷却介质出口 ;9为加热介质入口 ; 10为加热介质出口; 11为隔板;12为漏斗脚管;13为凝液槽;14为凝液排出管;15为折流板;16为换热管;17为壳程;18为凝液收集板;19为漏斗口 ;20为反应罐;21为反应罐出口管线;22为冷凝器;23为换热器;24为冷凝器冷却介质出口管线;25为冷凝器冷却介质入口管线;26为冷凝器待冷却介质出口管线;27为换热器冷却介质出口管线;28为换热器加热介质出口管线;29为冷凝器凝液排出管线;30为换热器待冷却介质出口管线;31为换热器冷却介质入口管线;32为换热器加热介质入口管线;33为换热器凝液排出管线;34为凝液总管;35为凝液储触。
[0023] 下面通过实施例对本发明作进一步的阐述,但不仅限于本实施例。
具体实施方式
[0024]【实施例1】
[0025] 某维生素生产厂,工艺流程如图1所示。换热器(23)凝液出口物料为4 一甲基一5—恶唑甲酸异丙酯,浓度为30%(体积),黏度为154cP,凝固点温度为79°C,压力以绝压计为2X 10_3MPa。由于该物料有毒性,必须进行捕集,以达到排放要求。操作条件为20mbar真空状态,导致该物料沸点降低,而凝固点并不随着压力有明显变化,所以该物料沸点和凝固点比正常情况接近,沸点与凝固点范围在10〜20°C内,这个范围恰好落在冷却水的进出口温度范围内。
[0026] 本专利通过采用组合式双换热介质换热器的方法对该物料进行捕集,并且可以连续操作。
[0027] 反应罐(20)中生成的高黏度、易凝结物料进入冷凝器(22),与冷却介质换热后,形成的凝液进入凝液储罐(35),未冷凝的物料作为待冷却介质进入换热器(23)的冷凝换热区(3)的壳程,换热器(23)中形成的凝液进入凝液储罐(35),未冷凝的物料从待冷却介质出口(6)排出。冷凝器(22)的冷却介质为70°C水。
[0028] 如图2所示的换热器(23),包括前封头(1)、后封头(2)、冷凝换热区(3)、加热换热区(4 ),冷凝换热区(3 )设有待冷却介质入口( 5 )和待冷却介质出口( 6 ),冷凝换热区(3 )内布有多根换热管(16)作为管程,壳程(17)内设有折流板(15),冷凝换热区(3)的冷却介质走管程,冷凝换热区(3)底部通过凝液收集板(18)与加热换热区(4)顶部相连,凝液收集板(18)上开有漏斗口(19),漏斗口(19)通过漏斗脚管(12)与加热换热区(4)内的凝液槽(13)相连,凝液槽(13)设有凝液排出管(14),加热换热区(4)的漏斗口(19)和漏斗脚管
(12)外围空间走加热介质,前封头(1)、后封头(2)内分别设置隔热隔板(11)以隔离冷凝换热区(3)内的冷却介质和加热换热区(4)内的加热介质。换热器(23)未冷凝物料排出管线与真空栗相连。
[0029] 前封头(1)、后封头(2)为椭圆形。折流板(15)形式为弓形,冷凝换热区(3)内的管程数为I,壳程数为I,待冷却介质入口( 5)靠近前封头(I),冷却介质入口( 7)设置于后封头(2 )上,冷却介质出口( 8 )设置于前封头(I)上,待冷却介质出口( 6 )靠近后封头(2 );加热介质入口(9)设置于后封头(2)上,加热介质出口(10)设置于前封头上。冷凝换热区(3)与加热换热区(4)的体积比为3.5:1。凝液收集板(18)开孔率为50%。凝液排出管(14)位于加热介质入口(9) 一侧,凝液排出管(14)应插入凝液槽(13)内形成足够的液封,阻止气体未经换热从凝液排出管(14)排出。
[0030] 换热器(23)的操作压力以绝压计为2X KT3MPa ;换热器(23)的冷却介质为50°C水,加热介质为80°C水,连续运行20天换热器没有堵塞,换热器(23)排气中含有该物料的浓度控制在5ppm以内,符合安全环保要求。
[0031]【实施例2】
[0032] 按照实施例1所述的方法和步骤,换热器(23)凝液出口物料的为4 一甲基一 5 —恶唑甲酸异丁酯,浓度为30% (体积),黏度为160cP,凝固点温度为85°C,压力以绝压计为2X 1-3MPa0冷凝换热区(3)与加热换热区(4)的体积比为2.5:1。凝液收集板(18)开孔率为40 %。冷凝器(22 )的冷却介质为75°C水。
[0033] 换热器(23)的操作压力以绝压计为IXKT3MPa ;换热器(23)的冷却介质为75°C水,加热介质为95°C水,连续运行10天换热器没有堵塞,换热器(23)排气中含有该物料的浓度控制在5ppm以内,符合安全环保要求。
[0034]【实施例3】
[0035] 按照实施例1所述的方法和步骤,换热器(23)凝液出口物料为4 一乙基一 5 —恶唑甲酸异丁酯,浓度为30% (体积),黏度为164cP,凝固点温度为88°C,压力以绝压计为2X 1-3MPa0冷凝换热区(3)与加热换热区(4)的体积比为4.5:1。凝液收集板(18)开孔率为55%。冷凝器(22)的冷却介质为78°C水。
[0036] 换热器(23)的操作压力以表压计为3X KT3MPa ;换热器(23)的冷却介质为78°C水,加热介质为98°C水,连续运行5天换热器没有堵塞,换热器(23)排气中含有该物料的浓度控制在5ppm以内,符合安全环保要求。
[0037]【比较例I】
[0038] 按照实施I所述的方法和步骤,只是将换热器(23)改为采用两个普通换热器进行捕集,每4小时切换至另一个换热器,前一换热器夹套内切换成热水进行加热再生,至物料融化并回收后待切换。普通换热器的冷却介质为70°C水,连续运行10小时换热器堵塞,换热器(23)排气中含有该物料的浓度控制在5ppm以内,符合安全环保要求。

Claims (8)

1.一种高黏度、易凝结物料的冷凝方法,反应罐(20)中生成的高黏度、易凝结物料进入冷凝器(22),与冷却介质换热后,形成的凝液进入凝液储罐(35),其特征在于未冷凝的物料作为待冷却介质进入换热器(23)的冷凝换热区(3)的壳程,换热器(23)中形成的凝液进入凝液储罐(35),未冷凝的物料从待冷却介质出口(6)排出;其中,所述换热器(23)为卧式,包括前封头(1)、后封头(2)、冷凝换热区(3)、加热换热区(4),冷凝换热区(3)设有待冷却介质入口(5)和待冷却介质出口(6),冷凝换热区(3)内布有换热要求所需量的换热管(16)作为管程,壳程(17)内设有折流板(15),冷凝换热区(3)的冷却介质走管程,冷凝换热区(3)底部通过凝液收集板(18)与加热换热区(4)顶部相连通,凝液收集板(18)上开有漏斗口(19),漏斗口(19)通过漏斗脚管(12)与加热换热区⑷内的凝液槽(13)相连通,凝液槽(13)设有凝液排出管(14),加热换热区(4)的漏斗口(19)和漏斗脚管(12)外围空间走加热介质,前封头(1)、后封头(2)内分别设置隔板(11)以隔离冷凝换热区(3)内的冷却介质和加热换热区(4)内的加热介质。
2.根据权利要求1所述高黏度、易凝结物料的冷凝方法,其特征在于所述前封头(I)、后封头⑵为椭圆形,隔板(11)具有隔热功能;折流板(15)形式为弓形、圆盘形、圆环形中的至少一种;冷凝换热区(3)内的管程数为1,壳程数为I ;冷凝换热区(3)与加热换热区(4)的体积比为5〜1:1 ;凝液收集板(18)开孔率为30%〜60%。
3.根据权利要求2所述高黏度、易凝结物料的冷凝方法,其特征在于所述冷凝换热区(3)与加热换热区(4)的体积比为3.5〜2.5:1 ;凝液收集板(18)开孔率为40%〜50%。
4.根据权利要求1所述高黏度、易凝结物料的冷凝方法,其特征在于所述待冷却介质入口(5)靠近前封头(I),冷却介质入口(7)设置于后封头(2)上,冷却介质出口(8)设置于前封头(I)上,待冷却介质出口(6)靠近后封头(2);加热介质入口(9)设置于后封头(2)上,加热介质出口(10)设置于前封头上。
5.根据权利要求1所述高黏度、易凝结物料的冷凝方法,其特征在于所述凝液排出管(14)位于加热介质入口(9) 一侧,凝液排出管(14)应插入凝液槽(13)内形成足够的液封,阻止气体未经换热从凝液排出管(14)排出。
6.根据权利要求1所述高黏度、易凝结物料的冷凝方法,其特征在于所述冷凝器(22)的冷却介质为50〜80°C水;换热器(23)凝液出口物料的黏度为130〜170cP,凝固点为60〜90°C,压力以绝压计为I ΧΙΟ-3〜3X10 '3MPa0
7.根据权利要求1所述高黏度、易凝结物料的冷凝方法,其特征在于所述换热器(23)的操作压力以绝压计为I Χ10_3〜3X10 _3MPa;换热器(23)的冷却介质为50〜80°C水,加热介质为70〜100°C水。
8.根据权利要求1所述高黏度、易凝结物料的冷凝方法,其特征在于所述换热器(23)未冷凝物料排出管线与真空栗相连。
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