CN103822501A - 组合式双换热介质换热器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种组合式双换热介质换热器,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组合式双换热介质换热器,所述换热器包括冷凝换热区(3)、加热换热区(4),冷凝换热区(3)内布有换热管(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、易凝结物料的换热中。
Description
技术领域
本发明涉及一种组合式双换热介质换热器。
背景技术
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。
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。本发明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。
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-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。
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。
现在通常会有以下这些方法,其缺点也显而易见:
1)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;
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
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,提供一种新的组合式双换热介质换热器。该换热器用于高黏度、易凝结物料的换热中,具有可连续操作的优点。
为解决上述问题,本发明采用的技术方案如下:一种组合式双换热介质换热器,所述换热器为卧式,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。
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。
上述技术方案中,优选地,所述折流板(15)形式为弓形、圆盘形、圆环形中的至少一种。
上述技术方案中,优选地,所述冷凝换热区(3)内的管程数为1,壳程数为1。
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(1)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。
上述技术方案中,优选地,所述冷凝换热区(3)与加热换热区(4)的体积比为5~1:1,更优选方案为3.5~2.5:1。
上述技术方案中,优选地,所述凝液收集板(18)开孔率为30%~60%,更优选方案为40%~50%。
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。
本专利中通过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,可实现连续操作,取得了较好的技术效果。
附图说明
图1为本发明所述换热器的侧向剖面图;
图2为本发明所述换热器的径向断面示意图。
1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。
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
【实施例1】
如图1所示的换热器,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。
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1,壳程数为1,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(1)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。
待冷却介质为甘油,冷却介质为50度水,加热介质为80度水,连续运行20天换热器没有堵塞。
【实施例2】
如图1所示的换热器,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。
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1,壳程数为1,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(1)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2.5:1。凝液收集板(18)开孔率为40%。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。
待冷却介质为甘油,冷却介质为30度水,加热介质为50度水,连续运行10天换热器没有堵塞。
【实施例3】
如图1所示的换热器,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。
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1,壳程数为1,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(1)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4.5:1。凝液收集板(18)开孔率为55%。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。
待冷却介质为甘油,冷却介质为20度水,加热介质为40度水,连续运行5天换热器没有堵塞。
【比较例1】
采用普通列管式换热器,待冷却介质为甘油进入换热器壳程,冷却介质为30度水进入换热器,连续运行10小时换热器堵塞。
Claims (10)
1.一种组合式双换热介质换热器,所述换热器为卧式,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。
2.根据权利要求1所述组合式双换热介质换热器,其特征在于所述前封头(1)、后封头(2)为椭圆形,隔板(11)具有隔热功能。
3.根据权利要求1所述组合式双换热介质换热器,其特征在于所述折流板(15)形式为弓形、圆盘形、圆环形中的至少一种。
4.根据权利要求1所述组合式双换热介质换热器,其特征在于所述冷凝换热区(3)内的管程数为1,壳程数为1。
5.根据权利要求1所述组合式双换热介质换热器,其特征在于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(1)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。
6.根据权利要求1所述组合式双换热介质换热器,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5~1:1。
7.根据权利要求6所述组合式双换热介质换热器,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。
8.根据权利要求1所述组合式双换热介质换热器,其特征在于所述凝液收集板(18)开孔率为30%~60%。
9.根据权利要求8所述组合式双换热介质换热器,其特征在于所述凝液收集板(18)开孔率为40%~50%。
10.根据权利要求1所述组合式双换热介质换热器,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。
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