CN104197751B - 一种带纵向隔板立式折流杆换热器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种带纵向隔板立式折流杆换热器，包括：壳体、管板、换热管束，采用圆周上布置的多根支撑条固定整个换热管束，并起到滑道的作用；在换热管束的轴向长度上设置有多组折流杆模块，每组折流杆模块包括在设定长度折流圈上成90°布置的一组横向折流杆和一组纵向折流杆；壳体内设置有多块缺口式纵向隔板，横向折流杆和纵向折流杆穿过两两换热管的间隙，同时横向折流杆穿过缺口式纵向隔板上的开孔；在壳程靠近管板处设置有高位不凝气出口，同时在壳程靠近换热管束弯管段设置有液封筒体段；管束在尾部采用格栅防振结构。

Description

一种带纵向隔板立式折流杆换热器

技术领域

本发明涉及化工领域，具体而言，涉及一种带纵向隔板立式折流杆换热器。

背景技术

折流杆换热器(RodBaffleHeatExchanger)1970年由美国菲利浦石油公司首创，其初衷是为了消除折流板式换热器中流体诱发振动而设计的，它不同于常用的折流板式换热器，其换热管由折流杆组成的折流圈组支承，在上下左右4个方位将管子固定。壳程流体为轴向流动，消除了流体反复横向流过管束诱发的振动；没有流动死区，不易结垢；壳程流动阻力小，紊流程度增大，从而强化了传热。因此，折流杆换热器具有抗振性能强、流动阻力小、不易结垢及表面温度均匀等优点。

折流杆换热器问世以后，美国菲利浦石油公司一直致力于折流杆换热器的结构和机理研究，开发了相应的换热设计程序，获得了多项美国专利，并大力推广这种新型的换热装置。迄今已为世界各国提供了1000多台折流杆换热器。换热器的直径从300mm到4000mm，管束最长达25000mm；管型有光管和螺纹管；应用范围包括气—气换热器、冷却器、重沸器、蒸汽发生器和废热锅炉等。

我国上世纪80年代初期即开始研究折流杆换热器，1984年中国石化总公司规划设计院将折流杆换热器列为重点研究课题，由洛阳石化工程公司、荆门炼油厂、抚顺石油机械厂与华南工学院联合攻关。1987年通过了中国石化总公司专家鉴定。近几年我国自主开发折流杆换热器的工作取得迅速发展，例如华南理工大学与桂林化工机械厂合作研制的固定管板汽—气式折流杆换热器已生产数百台，应用于60多个工厂。因此从发展的趋势看，折流杆换热器在逐渐被人们认识的同时，也将得到越来越广泛的应用。

Novolen聚丙烯专利技术上使用的循环气冷凝器属于折流杆换热器的一种。此换热器在以往项目为专利商专有设备(中国大陆以及台湾地区已建成并投产的4套Novolen聚丙烯装置上的该设备都为德国进口)。神华宁煤甲醇制烯烃项目PP装置(聚丙烯生产装置)上的循环气冷凝器为中国首次国产化。该设备的工艺作用为将反应器顶部出来的循环气(气态丙烯并夹带少量粉末)冷凝，并将冷凝下来的液态丙烯返回反应器进行撤热，不凝气通过循环气压缩机压缩后从反应器底部返回反应器进行聚合反应，并且通过循环气带入助催化剂和氢气进入反应器。该换热器也是整个PP装置的关键核心设备。

然而，传统的折流板换热器在设备立式时，由于气体冷凝顺着换热管下降到折流板上，容易积液，降低了传热效率。

发明内容

本发明提供一种带纵向隔板立式折流杆换热器，用以克服现有技术中的折流板换热器在设备立式时，由于气体冷凝顺着换热管下降到折流板上，容易积液，降低了传热效率的问题。

为达到上述目的，本发明提供了一种带纵向隔板立式折流杆换热器，包括：壳体、管板、换热管束，采用圆周上布置的多根支撑条固定整个所述换热管束，并起到滑道的作用；在所述换热管束的轴向长度上设置有多组折流杆模块，每组所述折流杆模块包括在设定长度折流圈上成90°布置的一组横向折流杆和一组纵向折流杆；所述壳体内设置有多块缺口式纵向隔板，所述横向折流杆和所述纵向折流杆穿过两两换热管的间隙，同时所述横向折流杆穿过所述缺口式纵向隔板上的开孔；在壳程靠近所述管板处设置有高位不凝气出口，同时在壳程靠近所述换热器弯管段设置有液封筒体段。

进一步地，所述换热管束的尾部采用格栅防振结构。

进一步地，所述折流杆模块共有6组。

进一步地，所述缺口式纵向隔板共有5块。

进一步地，所述纵向隔板的间距以及每个所述纵向隔板的缺口宽度可调。

进一步地，所述折流圈设定长度为180mm。

本发明换热器的折流圈上的折流杆前后成90度交错布置，能够消除积液的现象，实现冷凝液在换热管上高通量流动，当大量的冷凝液在立式的换热管上流动时，扰动换热管表面层流层，减薄层流层的厚度，起到强化传热的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一个实施例的带纵向隔板立式折流杆换热器示意图；

图2为图1的管束放大图；

图3a为本发明一个实施例的横向折流杆、纵向折流杆的位置示意图；

图3b为图3a沿A向的截面图；

图3c为图3a沿B向的截面图；

图4为本发明一个实施例的多块缺口式纵向隔板布置位置示意图；

图5为本发明一个实施例的纵向隔板开孔示意图；

图6为本发明一个实施例的换热管束尾部采用的格栅防振结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-图6，带纵向隔板立式折流杆换热器包括：壳体、管板、换热管束，换热器无拉杆，采用圆周上布置的多根支撑条固定整个换热管束，并起到滑道的作用；在换热管束的轴向长度上设置有多组折流杆模块(本实施例中为6组)，每组折流杆模块包括在设定长度(例如可以是180mm)折流圈上成90°布置的一组横向折流杆和一组纵向折流杆(如图3a、3b、3c所示)；壳体内设置有多块缺口式纵向隔板(本实施例中为5块)，横向折流杆和纵向折流杆穿过两两换热管的间隙，同时横向折流杆穿过缺口式纵向隔板上的开孔(如图4、5所示)；在壳程靠近管板处设置有高位不凝气出口，同时在壳程靠近换热器弯管段设置有液封筒体段(如图1所示)。

进一步地，换热管束的尾部可以采用格栅防振结构，如图1、6所示。

进一步地，如图4所示，纵向隔板的间距B以及纵向隔板的缺口宽度L是可以调整的。

上述实施例中的带纵向隔板立式折流杆换热器的特点和优势可以概括如下：

(1)采用立式折流杆换热器能够避免工艺气体所携带的微量PP粉末堆积、不易清洗，从而导致长期运行局部堵塞，产生腐蚀，并降低传热效率的缺点。

(2)传统的折流板换热器在设备立式时，由于气体冷凝顺着换热管下降到折流板上，容易积液，降低了传热效率；而本发明的换热器的折流圈上的折流杆前后成90度交错布置，能够消除积液的现象，实现冷凝液在换热管上高通量流动，当大量的冷凝液在立式的换热管上流动时，扰动换热管表面层流层，减薄层流层的厚度，起到强化传热的效果。

(3)采用缺口式纵向隔板，通过调整隔板间距B以及缺口宽度L，可以保证气体在壳程冷凝过程中流速基本不变，从而增强冷凝效果，起到强化传热的作用；同时交错式的纵向隔板能改变气体的流动方向，使得气体具有沿着换热管顺流以及横向流复合型流动，强化了传热；另外，纵向隔板能够使气体在冷凝过程中，让携带小液滴的气体分级碰撞隔板，实现大量的小液滴分离，减薄了换热管上冷凝液的厚度，实现强化传热。

(4)由于该工艺生产牌号的不同，气体组成和流量会有很大差异，所需换热器热负荷差异较大，在壳程底部较长的液封筒体段配合液位传感器以及顶部的不凝气出口，一方面能够防止不凝气在壳体里不断积累，从而影响传热，另一方面也可以通过调整液位进行淹管的方式来调整热负荷。同时液封筒体也能防止不凝气体的排出，避免了在换热器外增设一台不凝气体分离罐，节省了项目投资。

本发明的换热器具有广泛的应用前景。长期以来，国内引进的Novolen专利技术聚丙烯装置中的循环气冷凝器都是作为关键设备，由专利商指定国外供货厂家从国外引进的，循环气冷凝器设计及制造技术的开发成功将填补这项空白，为国内首创、国际领先。从长远看，随着我国石化行业的迅速发展，还将会建设一批可以采用Novolen专利技术的聚丙烯装置，同时现有聚丙烯装置中循环气冷凝器存在更新改造问题，此设备的开发成功将使得其在同类聚丙烯装置中得以广泛推广和应用。同时针对此类型折流杆换热器的传热效率高，振动小的优点，也可将其应用在其它石化装置中或其它行业。因此，此设备的国产化将有广泛的应用前景。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

本领域普通技术人员可以理解：实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种带纵向隔板立式折流杆换热器，包括：壳体、管板、换热管束，其特征在于，采用圆周上布置的多根支撑条固定整个所述换热管束，并起到滑道的作用；在所述换热管束的轴向长度上设置有多组折流杆模块，每组所述折流杆模块包括在设定长度折流圈上成90°布置的一组横向折流杆和一组纵向折流杆；所述壳体内设置有多块缺口式纵向隔板，所述横向折流杆和所述纵向折流杆穿过两两换热管的间隙，同时所述横向折流杆穿过所述缺口式纵向隔板上的开孔；在壳程靠近所述管板处设置有高位不凝气出口，同时在壳程靠近所述换热管束弯管段设置有液封筒体段。

2.根据权利要求1所述的带纵向隔板立式折流杆换热器，其特征在于，所述换热管束的尾部采用格栅防振结构。

3.根据权利要求1所述的带纵向隔板立式折流杆换热器，其特征在于，所述折流杆模块共有6组。

4.根据权利要求1所述的带纵向隔板立式折流杆换热器，其特征在于，所述缺口式纵向隔板共有5块。

5.根据权利要求1所述的带纵向隔板立式折流杆换热器，其特征在于，所述纵向隔板的间距以及每个所述纵向隔板的缺口宽度可调。

6.根据权利要求1所述的带纵向隔板立式折流杆换热器，其特征在于，所述折流圈设定长度为180mm。