CN104315889B - 石墨制三效圆块孔式换热器 - Google Patents

Abstract

本发明是一种石墨制三效圆块孔式换热器，其特点是：它包括壳体，所述壳体密封连接第一入口管和第一出口管、第二入口管和第二出口管、第三入口管和第三出口管；至少三块换热块置于壳体内并固连形成环形容腔，在换热块与上封头、下封头之间分别密封连接上、下分流板，在壳体的容腔处依次交替对置密封固连折流板，在壳体内壁上对置的折流板之间密封固连轴向隔板，壳体内壁、换热块柱面、隔板、折流板和上分流板或下分流板将环形容腔分割出两个上容腔或两个下容腔和若干个中间容腔，三种不同温度的流体分别通过第一入口管和第一出口管、第二入口管和第二出口管、第三入口管和第三出口管进入换热器进行热交换，实现一机三用的换热功能。

Description

石墨制三效圆块孔式换热器

技术领域

本发明涉及化工设备的热交换装置，是一种一机多用的石墨制三效圆块孔式换热器。

背景技术

在化工生产中，换热器是必不可少的热交换设备。在不同的工艺过程中，换热器只是两种不同温度的工艺流体互相进行热能量交换的设备，其换热过程是：一向通道为需要升温或者降温的腐蚀性流体、另一向通道为加热蒸汽或冷却介质（如循环水、冷冻盐水、乙二醇），当需要升温或者降温的腐蚀性流体和加热蒸汽或冷却介质分别通过各自通道流过换热器，在换热器内进行热量交换，腐蚀性流体和加热蒸汽或冷却介质各自达到需要的温度，如在盐酸解析工艺过程中用双效换热器为30℃的浓盐酸进行预热，温度达到75℃以上送往解析塔作喷淋液，一级冷却器下来的冷凝酸、二级冷却器和除雾器下来的冷凝酸也直接送往解析塔作喷淋液，冷凝酸温度为30～-5℃，因此降低了预热器送来的浓盐酸温度，使浓盐酸温度低于70℃，这时盐酸解析率降低了25％，即影响了解析效率，又增加了能耗，急待进一步开发制造出新型能耗低，又环保的设备。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提高一种石墨制三效圆块孔式换热器，在一台设备中设有三项分别向三个方向流动的不同温度载体的流体介质，向三个方向流动的载热体达到相互热交换，既是加热器又是冷却器，其设计原理清晰，结构新颖、运行流畅，阻力小，换热效率高。

本发明解决技术问题的方案是：一种石墨制三效圆块孔式换热器，其特征是：它包括壳体、换热块、上分流板、下分流板和折流板，所述壳体内设防腐层，壳体的上封头设置两个第一过流孔、下封头设置两个第二过流孔，壳体的上方设置两个第三过流孔、下方设置两个第四过流孔，壳体的外部、第三过流孔下方固连支座、第四过流孔上方固连吊耳；所述第一入口管和第一出口管分别密封连接在上封头设置的两个第一过流孔处，第二入口管和第二出口管分别密封连接在下封头设置的两个第二过流孔处，第三入口管密封连接在壳体下方设置的一个第四过流孔处、排空阀门通过排空管密封连接在壳体下方设置的另一个第四过流孔处，第三出口管置于排空管的上方、密封连接在壳体上方设置的一个第三过流孔处、放空阀门置于第三入口管的上方、密封连接在壳体上方设置的另一个第三过流孔处；至少三块换热块以奇数由下至上置于壳体内并固连，换热块与壳体内壁之间形成环形容腔，在最上方换热块与上封头之间密封连接上分流板、最下方换热块与下封头之间密封连接下分流板，在第三入口管的上方、最下方换热块与相邻换热块之间的壳体内壁的容腔处密封固连半圆环形折流板，在第三出口管的下方与相邻换热块之间的壳体内壁的容腔处密封固连半圆环形折流板，在最上方和最下方换热块之间、相邻的换热块之间的壳体内壁上的容腔处依次交替对置密封固连半圆环形折流板，在壳体内壁上的容腔处、对置的半圆环形折流板之间密封固连轴向隔板，壳体内壁、换热块柱面、隔板、半圆环形折流板和上分流板或下分流板将壳体内的环形容腔分割出两个上容腔或两个下容腔。

所述石墨制三效圆块孔式换热器具有以下性能：

工作温度-45℃～≦300℃；

石墨材料的热导率为大于116w/（m*℃）；

工作许用压力小于1MPa；

在负压≦0.1MPa条件下安全运行；

换热面积为5㎡——600㎡。

所述石墨制三效圆块孔式换热器内置的换热块数量为至少三块，并根据换热面积不同，增加偶数块换热块，使换热块的数量为奇数，此时，壳体内壁、换热块柱面、隔板、半圆环形折流板和上分流板或下分流板将壳体内的环形容腔分割出两个上容腔或两个下容腔，壳体内壁、换热块柱面、隔板、相邻的半圆环形折流板之间将壳体内的环形容腔分割成若干个中间容腔。

所述换热块为经呋喃系列树脂或四氟分散液或酚醛改性树脂的一种或其组合做为浸渍剂浸渍后的不透性石墨制换热块，换热块的结构是：换热块交替均布设置N-1组、每组若干个第一孔和N组、每组若干个第二孔，在换热块的柱面、每一相邻的第一孔和第二孔之间设置一组、每组若干个第三孔，N为偶数。

所述上分流板交替均布设置N组开口向下的第一分流槽和N-1组、每组数量与换热块的第一孔数量、位置相同的第一分流孔，N为偶数。

所述下分流板交替均布设置N-1组开口向上的第二分流槽和N组、每组数量与换热块的第二孔数量、位置相同的第二分流孔，N为偶数。

本发明石墨制三效圆块孔式换热器的工作过程是：第一种流体通过固连在上封头上的第一入口进入换热器内，由上分流板半侧的第一分流孔进入换热块半侧内的第一孔，流到下分流板的第一分流槽内折返、进入换热块的另半侧第一孔内，通过上分流板另半侧的第一分流孔和第一出口流出换热器；与此同时，第二种流体通过固连在下封头上的第二入口进入换热器内，由下分流板半侧的第二分流孔进入换热块半侧内的第二孔，流到上分流板的第二分流槽内折返、进入换热块的另半侧第二孔内，通过下分流板另半侧的第二分流孔和第二出口流出换热器；在第一种流体和第二种流体分别同时进入换热器的同时，第三种流体通过壳体下部的第三入口进入换热器内的一个下容腔中，通过最下方换热块柱面的第三孔流入另一个下容腔中，并由另一个下容腔通过最下方换热块相邻的换热块柱面的第三孔流入一个中间容腔，以同样的方法依次流过若干个换热块进入中间容腔，然后进入与第三入口同侧的上容腔，通过最上方换热块柱面的第三孔进入另一个上容腔，由第三出口流出换热器；在三种流体同时进入换热器进行热交换时，放空阀门根据需要打开，排出换热器中的气体，排除后关闭放空阀门，换热器停车后，打开排空阀门，排出换热器中的液料后关闭排空阀门。

本发明石墨制三效圆块孔式换热器的有益效果是：

1本发明是在同一台换热器运行三个方向，三种相同或不同的液体或气体，具有不同温度，相互为不串相的载热体，三向介质的分流关键件是上、下分流板，把两种纵向流动的介质实现分流，以石墨的强导热性能充分紧致利用能源，原本是分别采用三台换热器预热或预冷的热交换，在一台三效换热器内完成，降低了设备的投资，节约了厂房面积；设计原理清晰，结构新颖运行流畅，阻力小，换热效率高。

2本发明温度范围宽达－45℃～300℃，适用范围广，可以根据不同介质选用不同树脂浸渍剂，是天然气化工、PVC化工、盐酸解析等工艺过程中理想的换热设备；并且在石墨件因防腐膜脱落后造成渗漏时，可以重新浸渍；具有使用安全、检修方便、节能环保、设备运行寿命长等优点。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的管口示意图；

图3为本发明的换热块主视示意图；

图4为图3的俯视示意图；

图5为图4的A-A剖视示意图；

图6为本发明的上分流板主视示意图；

图7为图6的俯视示意图；

图8为本发明的下分流板主视示意图；

图9为图8的俯视示意图；

图10为本发明的第一孔道流体流程示意图；

图11为本发明的第二孔道流体流程示意图；

图12为本发明的第三孔道流体流程示意图。

图中：1第二入口管，2下封头，3第三入口管，4下分流板，5换热块，6下容腔，7折流板，8上容腔，9上分流板，10放空阀门，11上封头，12第一入口管，13第一出口管，14第一分流孔，15第三出口管，16第一分流槽，17第二分流孔，18第二分流槽，19壳体，20排空管，21盖板法兰，22第二出口管，23第三孔，24第一孔，25第二孔,a30℃的浓盐酸,b75℃～81℃的浓盐酸,c－5℃～30℃的冷凝酸,d＞75℃的冷凝酸,e125℃～143℃的稀盐酸,f≤60℃的稀盐酸,g气体,h液料。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

参照图1～图12，以石墨制三效圆块孔式换热器用于盐酸解析工艺过程中的浓盐酸、冷凝酸和稀盐酸的换热为例，它包括壳体19、换热块5、上分流板9、下分流板4和折流板7，所述壳体19内设防腐层，壳体19的上封头11设置两个第一过流孔、下封头2设置两个第二过流孔，壳体19的上方设置两个第三过流孔、下方设置两个第四过流孔，壳体19的外部、第三过流孔下方固连支座、第四过流孔上方固连吊耳；所述第一入口管12和第一出口管13分别密封连接在上封头11设置的两个第一过流孔处，第二入口管1和第二出口管21分别密封连接在下封头2设置的两个第二过流孔处，第三入口管3密封连接在壳体19下方设置的一个第四过流孔处、排空阀门通过排空管20密封连接在壳体19下方设置的另一个第四过流孔处，第三出口管15置于排空管20的上方、密封连接在壳体19上方设置的一个第三过流孔处、放空阀门10置于第三入口管3的上方、密封连接在壳体19上方设置的另一个第三过流孔处，第一出口管13和第二出口管21均通过管道与解析塔的喷淋装置密封连接，第三出口管15与稀盐酸冷却器密封连接；七块换热块5由下至上置于壳体19内并固连，换热块5与壳体19内壁之间形成环形容腔，在最上方换热块5与上封头11之间密封连接上分流板9、最下方换热块5与下封头2之间密封连接下分流板4，在第三入口管3的上方、最下方换热块5与相邻换热块5之间的壳体19内壁的容腔处密封固连半圆环形折流板7，在第三出口管15的下方与相邻换热块5之间的壳体19内壁的容腔处密封固连半圆环形折流板7，在最上方和最下方换热块5之间、相邻的换热块5之间的壳体19内壁上的容腔处依次交替对置密封固连半圆环形折流板7，在壳体19内壁上的容腔处、对置的半圆环形折流板7之间密封固连轴向隔板，壳体19内壁、换热块5柱面、隔板、半圆环形折流板7和上分流板9或下分流板4将壳体19内的环形容腔分割出两个上容腔8或两个下容腔6，壳体19内壁、换热块5柱面、隔板、相邻的半圆环形折流板7之间将壳体19内的环形容腔分割成若干个中间容腔。所述石墨制三效圆块孔式换热器工作温度为－45℃～≦300℃；石墨材料的热导率为大于116w/（m*℃）；工作许用压力小于1MPa。所述换热块5为B级石墨料、粒度组成为≤-0.075~2mm、经呋喃树脂做为浸渍剂浸渍后的不透性石墨制换热块5，换热块5的结构是：换热块5外形为φ110×80，换热块5交替均布设置5组、每组若干个第一孔24和6组、每组若干个第二孔22，在换热块5的柱面、每一相邻的第一孔24和第二孔22之间设置一组、每组18个第三孔23。所述上分流板9外形为φ110×80，上分流板9交替均布设置6组开口向下的第一分流槽16和5组、每组数量与换热块5的第一孔24数量、位置相同的第一分流孔14，所述下分流板4外形为φ110×80，下分流板4交替均布设置5组开口向上的第二分流槽18和6组、每组数量与换热块5的第二孔22数量、位置相同的第二分流孔17。本实施例采用现有技术制造，排空阀门、放空阀门10、B级石墨料和呋喃树脂浸渍剂为现有技术的市售产品。

本实施例的工作过程是：温度为30℃的浓盐酸a通过固连在上封头11上的第一入口管12进入换热器内，由上分流板9半侧的第一分流孔14进入换热块5半侧内的第一孔24，流到下分流板4的第二分流槽18内折返、进入换热块5的另半侧第一孔24内，温度升高成为75℃～81℃的浓盐酸b后通过上分流板9另半侧的第一分流孔14和第一出口管13流出换热器，由管道进入解析塔的喷淋装置内；与此同时，温度为－5℃～30℃的冷凝酸c通过固连在下封头2上的第二入口管1进入换热器内，由下分流板4半侧的第二分流孔17进入换热块5半侧内的第二孔22，流到上分流板9的第一分流槽16内折返、进入换热块5的另半侧第二孔22内，温度升高成为＞75℃的冷凝酸d后通过下分流板4另半侧的第二分流孔17和第二出口管21流出换热器，由管道进入解析塔的喷淋装置内；在温度为30℃的浓盐酸a和温度为－5℃～30℃的冷凝酸c分别同时进入换热器的同时，温度高达125℃～143℃的稀盐酸e通过壳体19下部的第三入口管3进入换热器内的一个下容腔6中，通过最下方换热块5柱面的第三孔23流入另一个下容腔6中，并由另一个下容腔6通过最下方换热块5相邻的换热块5柱面的第三孔23流入一个中间容腔，以同样的方法依次流过五个换热块5进入中间容腔，然后进入与第三入口管3同侧的上容腔8，通过最上方换热块5的第三孔23进入另一个上容腔8，降温成为≤60℃的稀盐酸f后由第三出口管15流出换热器，通过管道进入稀盐酸冷却器，继续冷却至温度≤30℃后送往稀盐酸储罐；在三种不同温度的浓盐酸、冷凝酸和稀盐酸同时进入换热器进行热交换时，放空阀门10根据需要打开，排出换热器中的气体h，排除后关闭放空阀门10，换热器停车后，打开排空阀门，排出换热器中的液料g后关闭排空阀门。

Claims (5)

1.一种石墨制三效圆块孔式换热器，其特征是：它包括壳体、换热块、上分流板、下分流板和折流板，所述壳体内设防腐层，壳体的上封头设置两个第一过流孔、下封头设置两个第二过流孔，壳体的上方设置两个第三过流孔、下方设置两个第四过流孔，壳体的外部、第三过流孔下方固连支座、第四过流孔上方固连吊耳；所述第一入口管和第一出口管分别密封连接在上封头设置的两个第一过流孔处，第二入口管和第二出口管分别密封连接在下封头设置的两个第二过流孔处，第三入口管密封连接在壳体下方设置的一个第四过流孔处、排空阀门通过排空管密封连接在壳体下方设置的另一个第四过流孔处，第三出口管置于排空管的上方、密封连接在壳体上方设置的一个第三过流孔处、放空阀门置于第三入口管的上方、密封连接在壳体上方设置的另一个第三过流孔处；至少三块换热块以奇数由下至上置于壳体内并固连，换热块与壳体内壁之间形成环形容腔，在最上方换热块与上封头之间密封连接上分流板、最下方换热块与下封头之间密封连接下分流板，在第三入口管的上方、最下方换热块与相邻换热块之间的壳体内壁的容腔处密封固连半圆环形折流板，在第三出口管的下方与相邻换热块之间的壳体内壁的容腔处密封固连半圆环形折流板，在最上方和最下方换热块之间、相邻的换热块之间的壳体内壁上的容腔处依次交替对置密封固连半圆环形折流板，在壳体内壁上的容腔处、对置的半圆环形折流板之间密封固连轴向隔板，壳体内壁、换热块柱面、隔板、半圆环形折流板和上分流板或下分流板将壳体内的环形容腔分割出两个上容腔或两个下容腔。

2.如权利要求1所述的石墨制三效圆块孔式换热器，其特征是：所述石墨制三效圆块孔式换热器内置的换热块数量为至少三块，并根据换热面积不同，增加偶数块换热块，使换热块的数量为奇数，此时，壳体内壁、换热块柱面、隔板、半圆环形折流板和上分流板或下分流板将壳体内的环形容腔分割出两个上容腔或两个下容腔，壳体内壁、换热块柱面、隔板、相邻的半圆环形折流板之间将壳体内的环形容腔分割成若干个中间容腔。

3.如权利要求1或2所述的石墨制三效圆块孔式换热器，其特征是：所述换热块为经呋喃系列树脂或四氟分散液或酚醛改性树脂的一种或其组合做为浸渍剂浸渍后的不透性石墨制换热块，换热块的结构是：换热块交替均布设置N-1组、每组若干个第一孔和N组、每组若干个第二孔，在换热块的柱面、每一相邻的第一孔和第二孔之间设置一组、每组若干个第三孔，N为偶数。

4.如权利要求1所述的石墨制三效圆块孔式换热器，其特征是：所述上分流板交替均布设置N组开口向下的第一分流槽和N-1组、每组数量与换热块的第一孔数量、位置相同的第一分流孔，N为偶数。

5.如权利要求1所述的石墨制三效圆块孔式换热器，其特征是：所述下分流板交替均布设置N-1组开口向上的第二分流槽和N组、每组数量与换热块的第二孔数量、位置相同的第二分流孔，N为偶数。