CN105423782A - 低温甲醇洗工艺用贫富液换热器 - Google Patents

低温甲醇洗工艺用贫富液换热器 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种低温甲醇洗工艺用贫富液换热器，包括换热器壳体，换热器壳体内设置有换热器芯体，换热器壳体上设置有富液入口、富液出口、壳侧排气口及壳侧排液口，换热器芯体包括层叠间隔设置的多层板状壳体，每两层相邻的板状壳体相互连通，位于最上层的板状壳体上连接有板侧排气口和贫液入口，位于最下层的板状壳体上连接有贫液出口和贫液排液口，板状壳体的顶面和/或底面为波纹面。由于在板状壳体的顶面和/或底面设置了波纹面，流体在波纹面处高度湍流，波纹面壁面的剪切力大，使得流体中的颗粒本身不容易沉积，因此解决了换热器容易堵塞的问题。

Description

低温甲醇洗工艺用贫富液换热器
技术领域
本申请一般涉及换热器，尤其涉及低温甲醇洗工艺用贫富液换热器。
背景技术
在煤化工领域，低温甲醇洗工艺具有举足轻重的地位，主要作用是对煤(水煤浆)或渣(重)油为原料制取合成气的净化。低温甲醇洗工艺中的贫富液换热器工位换热面积一般在6000～30000m2之间。通常采用的换热器形式有列管式换热器和缠绕管式换热器两种。缠绕管式换热器需由专利商在国内合资厂提供，且价格昂贵。设备投资高，设备容易堵塞，风险可控性差。列管式换热器换热效率低，体积大，重量重，投资高。
低温甲醇洗贫富液换热器设计压力范围为F.V.～7.0MPa，设计温度为-70℃/110℃。低温甲醇洗装置通常容易堵塞，原因为煤气化后产生的原料气一般含有其他微量组分，如NH3、HCN、NO、汽油、萘、有机硫化物(CS2、硫醇)、羰基镍和羰基铁化合物等，这些组分是很难完全脱除的。由于上游气化装置、变换装置夹带的纳米级煤灰、催化剂粉末、系统锈蚀物微量组分会在甲醇中逐渐富集，当在循环溶剂中积聚到一定的程度后，反过来又会影响处理气体的纯度或尾气排放。此外，这些微量组分还会导致设备及管道的腐蚀和堵塞。
发明内容
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种低温甲醇洗工艺用贫富液换热器，用以解决换热器易堵塞的问题。
本申请提供一种低温甲醇洗工艺用贫富液换热器，包括换热器壳体，所述换热器壳体内设置有换热器芯体，所述换热器壳体上设置有富液入口、富液出口、壳侧排气口及壳侧排液口，所述换热器芯体包括层叠间隔设置的多层板状壳体，每两层相邻的所述板状壳体相互连通，位于最上层的所述板状壳体上连接有板侧排气口和贫液入口，位于最下层的所述板状壳体上连接有贫液出口和贫液排液口，所述板状壳体的顶面和/或底面为波纹面。
本申请提供的低温甲醇洗工艺用贫富液换热器，富液从富液入口流入换热器壳体，贫液从贫液入口流入换热器芯体，贫液与富液通过板状壳体的壁面来进行热交换。其中，由于在板状壳体的顶面和/或底面设置了波纹面，流体在波纹面处高度湍流，波纹面壁面的剪切力大，使得流体中的颗粒本身不容易沉积，因此解决了换热器容易堵塞的问题。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明实施例提供的低温甲醇洗工艺用贫富液换热器的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的换热器芯体的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的金属阻流条的安装位置示意图；
图4为本发明实施例提供的金属阻流条的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的多个低温甲醇洗工艺用贫富液换热器串联使用的结构示意图。
附图标记说明：
贫液出口-1；换热器壳体-2；富液入口-3；超声换能器-4、8、12、14；裙座-5；吊耳-6；壳侧排气口-7；板侧排气口-9；贫液入口-10；富液出口-11；壳侧排液口-13；贫液排液口-15；换热器芯体-16；板状壳体-17；金属阻流条-18。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
请参考图1、图2所述，本发明实施例提供的低温甲醇洗工艺用贫富液换热器，包括换热器壳体2，换热器壳体2内设置有换热器芯体16，换热器壳体2上设置有富液入口3、富液出口11、壳侧排气口7及壳侧排液口13，换热器芯体16包括层叠间隔设置的多层板状壳体17，每两层相邻的板状壳体17相互连通，位于最上层的板状壳体17上连接有板侧排气口9和贫液入口10，位于最下层的板状壳体17上连接有贫液出口1和贫液排液口15，板状壳体17的顶面和/或底面为波纹面。
本申请提供的低温甲醇洗工艺用贫富液换热器，富液从富液入口3流入换热器壳体2，贫液从贫液入口10流入换热器芯体16，贫液与富液通过板状壳体17的壁面来进行热交换。其中，由于在板状壳体17的顶面和/或底面设置了波纹面，流体在波纹面处高度湍流，波纹面壁面的剪切力大，使得流体中的颗粒本身不容易沉积，因此解决了换热器容易堵塞的问题。
此外，采用本发明提供的低温甲醇洗工艺用贫富液换热器，还具有降低整体成本；可有效的解决低温甲醇需要溶解大量的闪蒸气体的问题；占地空间减少，减少基础和钢结构；检维修方便的优点。
本文所提及的壳侧其意义是与换热器壳体2连通，例如，壳侧排气口7是指与换热器壳体2相连通的排气口；板侧其意义是与板状壳体17相连通，例如，板侧排气口9是指与板状壳体17相连通的排气口。
作为一种优选方式，板状壳体17的顶面和底面均为波纹面，这样可以尽最大程度的使流体湍流，以防止换热器被堵塞。当然，在仅在板状壳体17的顶面或底面设置波纹面也是可以的，但是这种情况的防堵效果要低于两面均设置波纹面的情况。
进一步地，为了更好的满足低温甲醇洗工艺的要求，防止换热器出现堵塞的情况，则波纹面的波纹深度为2.5mm～3.5mm，波纹宽度为10mm～15mm。采用此参数的波纹面可以防止大颗粒对流道的堵塞，使流道更加顺畅。
进一步地，如图3所示，板状壳体17由两片金属板对扣焊接而成，金属板上压制有波纹面，金属板上设置有通孔，通孔距离金属板边缘的最小距离为δ，δ小于30mm，每两层相邻的板状壳体17通过通孔连通。通过控制δ的参数，使得板状壳体17内固体颗粒的沉积区非常小，即使发生颗粒沉积，其对整个换热器的影响很小，不会造成堵塞的问题。同时这小部分的颗粒沉积区可以通过反向冲洗得以清除。
进一步地，金属板上设置有两个通孔，两通孔的中心连线经过金属板的中心，且中心连线与波纹面的波峰线的夹角为锐角。采用此种结构使得液体的流动更加充分，进一步降低了被堵塞的可能性。
进一步地，为了防止富液从板状壳体17的边缘直接流走，而不进行充分的热交换，则在每两板状壳体17之间设置有两个金属阻流条18，两个金属阻流条18以上述中心连线对称设置，金属阻流条18位于板状壳体17边缘位置处。通过设置金属阻流条18，一方面可以使富液从板状壳体17的中部流过，保证了热交换效率，另外，采用金属材质的阻流条可以满足低温甲醛洗工艺中-70℃/110℃极限温度的需要，防止因阻流条因极限温度而损坏导致换热效率降低的问题发生。
进一步地，另可参见,3、图4，板状壳体17为圆形，金属阻流条18为弧形，金属阻流条18的两端设置有折弯，折弯用于与波纹面的凸起部分阻挡配合。通过折弯的作用，是金属阻流条18被波纹面的凸起部所阻挡，防止流体将金属阻流条18冲走。
进一步地，为了更好的控制流体，使流体流经板状壳体17的中部，则金属阻流条18的中心角α可以选为60～80°。中心角α选用此范围一方面保证了流体的流通量，另一方面还阻止了流体经板状壳体17的便于直接流走。
进一步地，换热器壳体2、板侧排气口9和贫液排液口15三者中的至少其一上设置有超声换能器。作为一种较优的实现方式，可以在换热器壳体2的中部对称设置两个超声换能器4、12，在板侧排气口9和贫液排液口15分别设置一个超声换能器8、14。通过设置超声换能器，可以有效的进行在线预防颗粒沉积和在线清除堵塞。采用超声波，可以在装置运行时，定期开启，起到预防堵塞。同时即使设备发生了堵塞，采用超声波设备及循环水冲洗，也可以起到较好的清除堵塞的效果。
进一步地，贫液入口10从换热器壳体2的顶部露出，贫液出口1从换热器壳体2的底部露出，富液入口3与富液出口11分置于换热器壳体的左右两侧。采用此种结构，贫富液在整体具有纯逆流换热的趋势，贫富液可以充分的流经板状壳体17，保证了热交换效率。
进一步地，另可参见图1、图5，换热器壳体2的侧面固定连接有裙座。在实际使用中，根据热交换量的需要，可以将多个本发明提供的低温甲醇洗工艺用贫富液换热器通过吊耳6经吊装进行串联安装。串联安装可采用塔架结构，低温甲醇洗工艺用贫富液换热器通过裙座5固定在塔架上。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (10)

1.一种低温甲醇洗工艺用贫富液换热器，包括换热器壳体，所述换热器壳体内设置有换热器芯体，所述换热器壳体上设置有富液入口、富液出口、壳侧排气口及壳侧排液口，所述换热器芯体包括层叠间隔设置的多层板状壳体，每两层相邻的所述板状壳体相互连通，位于最上层的所述板状壳体上连接有板侧排气口和贫液入口，位于最下层的所述板状壳体上连接有贫液出口和贫液排液口，其特征在于，所述板状壳体的顶面和/或底面为波纹面。
2.根据权利要求1所述的低温甲醇洗工艺用贫富液换热器，其特征在于，所述波纹面的波纹深度为2.5mm～3.5mm，波纹宽度为10mm～15mm。
3.根据权利要求1或2所述的低温甲醇洗工艺用贫富液换热器，其特征在于，所述板状壳体由两片金属板对扣焊接而成，所述金属板上压制有所述波纹面，所述金属板上设置有通孔，所述通孔距离所述金属板边缘的最小距离小于30mm，每两层相邻的所述板状壳体通过所述通孔连通。
4.根据权利要求3所述的低温甲醇洗工艺用贫富液换热器，其特征在于，所述金属板上设置有两个所述通孔，两所述通孔的中心连线经过所述金属板的中心，且所述中心连线与所述波纹面的波峰线的夹角为锐角。
5.根据权利要求4所述的低温甲醇洗工艺用贫富液换热器，其特征在于，每两所述板状壳体之间设置有两个金属阻流条，两个所述金属阻流条以所述中心连线对称设置，所述金属阻流条位于所述板状壳体边缘位置处。
6.根据权利要求5所述的低温甲醇洗工艺用贫富液换热器，其特征在于，所述板状壳体为圆形，所述金属阻流条为弧形，所述金属阻流条的两端设置有折弯，所述折弯用于与所述波纹面的凸起部分阻挡配合。
7.根据权利要求6所述的低温甲醇洗工艺用贫富液换热器，其特征在于，所述金属阻流条的中心角为60～80°。
8.根据权利要求1或2所述的低温甲醇洗工艺用贫富液换热器，其特征在于，所述换热器壳体、所述板侧排气口和所述贫液排液口三者中的至少其一上设置有超声换能器。
9.根据权利要求1或2所述的低温甲醇洗工艺用贫富液换热器，其特征在于，所述贫液入口从所述换热器壳体的顶部露出，所述贫液出口从所述换热器壳体的底部露出，所述富液入口与所述富液出口分置于所述换热器壳体的左右两侧。
10.根据权利要求9所述的低温甲醇洗工艺用贫富液换热器，其特征在于，所述换热器壳体的侧面固定连接有裙座。
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