CN106610237A - 一种新型二氧化碳冷却装置 - Google Patents

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冯晨光
魏梦珂
吴頔华
李富康
仵伟博
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Abstract

一种新型二氧化碳冷却装置，包括壳体，壳体一侧连通有管箱，管箱顶部设置有二氧化碳入口，管箱内部设置有将二氧化碳分隔开的导向头，导向头通过隔板与壳体内部的U形管相连接，管箱下端安装有二氧化碳出口；壳体顶部设置冷却液出口，壳体底部安装有冷凝液进口；壳体顶部设置有放空口；壳体下部安装有排液口；外壳上部连接管板作为冷却液排出口，下方有冷却液输入口，高温的二氧化碳从二氧化碳入口进入分隔开的管箱，经过导向头的引导再流入U型管中，U型管在冷却器内的蒸汽空间与冷却液进行热交换并且释放热量，经过冷却的二氧化碳气体经U形管冷却最终从冷却器的二氧化碳出口流出；本发明具有结构简单，方便实用的特点。

Description

一种新型二氧化碳冷却装置
技术领域
本发明涉及冷却器技术领域，具体涉及一种新型二氧化碳冷却装置。
背景技术
现如今尿素的制造一般采用二氧化碳气提法工艺，二氧化碳气提尿素装置由以下工序组成：高压圈包括尿素合成塔、气提塔、甲铵冷凝器、高压洗涤器和高压喷射器；真空蒸发系统包括了两段真空蒸发和冷凝系统，并设置了工艺冷凝液处理工序，真空蒸发后的尿液送入最终造粒工序。其主要工艺特点为在最佳氨碳比的条件下，使合成压力降到最低，同时，在合成压力下，用加热的二氧化碳气对甲铵液进行气提，分解的氨和二氧化碳在合成压力下冷凝，冷凝时候产生的热量(冷凝热)可以用来产生蒸汽，产生的蒸汽可以在后续生产阶段中分解和蒸发过程作为加热蒸汽来使用，并作为蒸汽喷射器的动力蒸汽以及提供系统保温用。为了防止合成塔排气形成爆炸性气体，而采取了将二氧化碳气体中氢脱除的方法，即二氧化碳压缩机出口气体先经过气体加热器将气体加热，进入脱氢反应器(装有催化剂)将混合的氢脱去，然后再将气体冷却的方法。二氧化碳气提法工艺与氨气提尿素工艺相比，气提压力较低，气提效率高，因而该工艺流程仅需低压分解，不需中压分解也能满足尿素装置生产的要求。但是现有二氧化碳冷却器效率较低，冷却液利用率小，不利于大规模生产需求。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种新型二氧化碳冷却装置，采用水作为冷却物质，换热温差比室外冷凝时大，因而提高了循环的热效率；具有结构简单，方便实用的特点。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种新型二氧化碳冷却装置，包括壳体1，所述的壳体1一侧设置有管箱15，所述的管箱15顶部设置有二氧化碳入口13，管箱15内部分隔成上下两部分，上部分通过导向头14与壳体1内部的U型管10的一个管口相连通，下部分与U型管10的另一个管口相连通，管箱15下端安装有二氧化碳出口17；所述的壳体1顶部靠近二氧化碳入口13处设置冷却液出口11，所述的壳体1底部远离二氧化碳出口17处安装有冷凝液进口21；所述的壳体1顶部远离二氧化碳入口13处设置有放空口4；所述的壳体1靠近二氧化碳出口17处安装有排液口19，冷却液出口11、冷凝液进口21、放空口4和排液口19均与U型管9不连通；所述的导向头14的入口的管束前设置有保护挡板16。
所述的壳体1内的上部、中部和下部分别设置有拉杆6，所述上部与下部的拉杆6上设置有长定距管7，中部的拉杆6上设置有短定距管8，所述的长定距管7与短定距管8之间间隔设置有折流板9和导向板5。
所述的冷却液出口11伸入壳体1的内部设置有缓冲挡板12；冷却液出口11由对焊法兰、接管和补强圈组成。
所述的壳体1与管箱15未连通端设置有椭圆型封头2。
所述的U形管10上设置有进行支撑和定位的支撑板3。
所述的二氧化碳进气口13与管箱15由焊接方式连接。
所述的壳体1的接管处设置有补强圈22。
所述的壳体1底部设置有鞍座自由端18和鞍座固定端20。
所述的支撑板3上有均匀排列的圆孔。
本发明的有益效果：
(1)本冷却器采用水作为冷却物质，换热温差比室外冷凝时大，因而提高了循环的热效率；
(2)构造简单、制造成本低、价格便宜，能混合各种不同温度的水、二氧化碳气体，提高设备使用寿命；
(3)在结构上与传统冷却器相比，添加了U形管10前面的导向头14和缓冲挡板16，增大冷却液和高温二氧化碳气体的接触面积，提高了散热效率；
(4)运行监视工作量小，U形管10和导向头14将冷却液和被冷却介质相互隔离，保证高温二氧化碳气体的冷却。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图。
图2为本发明的管箱剖视图。
图3为本发明的拉杆、定距管示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1所示：一种新型二氧化碳冷却装置，包括壳体1，所述的壳体1一侧设置有管箱15，所述的管箱15顶部设置有二氧化碳入口13，管箱15内部分隔成上下两部分，上部分通过导向头14与壳体1内部的U型管10的一个管口相连通，下部分与U型管10的另一个管口相连通，管箱15下端安装有二氧化碳出口17；所述的壳体1顶部靠近二氧化碳入口13处设置冷却液出口11，所述的壳体1底部远离二氧化碳出口17处安装有冷凝液进口21；所述的壳体1顶部远离二氧化碳入口13处设置有放空口4；所述的壳体1靠近二氧化碳出口17处安装有排液口19，冷却液出口11、冷凝液进口21、放空口4和排液口19均与U型管9不连通；所述的导向头14的入口的管束前设置有保护挡板16。
所述的冷却液出口11伸入壳体1的内部设置有缓冲挡板12；冷却液出口11由对焊法兰、接管和补强圈组成。
所述的壳体1与管箱15未连通端设置有椭圆型封头2。
所述的U形管10上设置有进行支撑和定位的支撑板3。
所述的二氧化碳进气口13与管箱15由焊接方式连接。
所述的壳体1的接管处设置有补强圈22。
所述的壳体1底部设置有鞍座自由端18和鞍座固定端20。
所述的支撑板3上有均匀排列的圆孔。
如图3所示：所述的壳体1内的上部、中部和下部分别设置有拉杆6，所述上部与下部的拉杆6上设置有长定距管7，中部的拉杆6上设置有短定距管8，所述的长定距管7与短定距管8之间间隔设置有折流板9和导向板5。
所述的拉杆6用来固定折流板9和导向板5，定距管7和8套在拉杆6上协同作用确定折流板9与导向板5的间距及位置。
一种新型二氧化碳冷却装置，用于对二氧化碳进行冷却并用于尿素及相关化工产品的生产中，其结构包括：如图1所示，壳体1，主要起到对各个进气口、排气口以及U形管10和管箱15的支撑与连接的作用；封头2，主要是对壳体1内的冷却液进行密封作用；支撑板3，其上有均匀排列的圆孔，通过过盈配合对U形管10进行支撑和定位；放空口4，由对焊法兰、接管和筋板焊接而成，可以在水压测试时排放空气，也可以排出需要隔离的气液；导向板5，其作用是保证二氧化碳气体呈S形流动，在冷却器内更好的进行热交换，而且还起着固定U形管10的作用，以减轻U形管10在运行时的振动；拉杆6和长定距管7和短定距管8，连接方式见图3，作用是固定折流板9和导向板5，使两板保持一固定的距离；折流板9和U形管10过盈配合联接，用来引导二氧化碳气体流向，延长气体在U形管10中的滞留时间，从而使高温气体充分冷却，提高热交换效率；U形管10，由St45.8III高压锅炉管组成，放在圆筒形的冷却器外壳1内使二氧化碳气体和冷却液充分接触；冷却液出口11，由对焊法兰、接管和补强圈组成，是冷却器中冷却液排出的位置；缓冲挡板12，作用是防止高温二氧化碳气体直接冲到正对入口的筒体或者其他内件，一方面避免介质冲蚀，一方面避免产生局部过热引起温差应力；二氧化碳进气口13，与管箱15由焊接方式连接，是二氧化碳气体进入冷却器的通道；导向头14和管箱15由螺栓连接，盲板是中间不带孔的法兰，供封住管道堵头用，和平面环贴合引导进入的二氧化碳气体沿着U形管10流动，防止从出口处逸出；管箱15，见图2所示，位于壳体右侧和管程相连接的部分，由法兰、管箱隔板、管箱盖及封头组成，管箱15盖上有吊耳，和管箱15由双头螺栓连接固定，其作用是用于连接多个U形管10接口；隔板16作用是引导高温二氧化碳气体流入U形管10；二氧化碳出气口17由对焊法兰和通管和箱体焊接连接，主要作用是收集经过冷却的二氧化碳气体；鞍座自由端18，负责壳体1的支撑，并且可以滑动，作用是减小设备微应变时的附加约束力，更加减小附加热应力；排液口19通过法兰盘与管道相连，作用是排出多余的冷却液；鞍座固定端20负责壳体1的支撑和固定，由焊接方式和壳体1相连；冷凝液进口21，通过焊接法兰和接管连接，在壳体1与接管焊接处周围贴焊补强圈22增加焊接的紧密性，作用是添加冷却液。
本发明的工作原理：
本冷却器适用于采用二氧化碳气提法生产尿素的高压二氧化碳冷却器，该冷却器采用圆筒形外壳1，用专用钢铁铸造而成，外壳1上部用焊接法兰连接管板作为冷却液排出口11，下方有冷却液输入口21，高温的二氧化碳从二氧化碳入口13进入分隔开的管箱15一侧，经过导向头14的引导再流入U型管10中，U型管10在冷却器内的蒸汽空间与冷却液进行热交换并且释放热量，经过冷却的二氧化碳气体经U形管10冷却最终从冷却器的二氧化碳出口17流出。为了增大冷却液的冷却系数，在冷却器内装有流体导向板5和折流板9，它使冷却液呈S型流动与管壁保持横向冲刷。最后，被加热的冷却液从上方的冷却液排出口11排出，提高了冷却液的利用率。导向板5除了保证二氧化碳在冷却器内更好的进行热交换外，还起着固定U形管10的作用，以减轻U形管10在运行时的振动。
为了保护二氧化碳气体入口处的导向头14免受高温蒸汽流动冲蚀而损坏，在入口的管束前加装专门的保护挡板16，以分散蒸汽气流，减少冲力又可将蒸汽均匀地分配到U形管10的各个部分。为了保持冷却器中良好的冷却条件，防止冷却器内U形管10及其他部件腐蚀和增强和冷却液的温度交换效果，在冷却器上必须装设排液口19，以及时排除不必要的冷却液。

Claims (8)

1.一种新型二氧化碳冷却装置，包括壳体(1)，其特征在于，所述的壳体(1)一侧设置有管箱(15)，所述的管箱(15)顶部设置有二氧化碳入口(13)，管箱(15)内部分隔成上下两部分，上部分通过导向头(14)与壳体(1)内部的U型管(10)的一个管口相连通，下部分与U型管(10)的另一个管口相连通，管箱(15)下端安装有二氧化碳出口(17)；所述的壳体(1)顶部靠近二氧化碳入口(13)处设置冷却液出口(11)，所述的壳体(1)底部远离二氧化碳出口(17)处安装有冷凝液进口(21)；所述的壳体(1)顶部远离二氧化碳入口(13)处设置有放空口(4)；所述的壳体(1)靠近二氧化碳出口(17)处安装有排液口(19)，冷却液出口(11)、冷凝液进口(21)、放空口(4)和排液口(19)均与U型管(9)不连通，所述的导向头(14)的入口的管束前设置有保护挡板(16)。
2.根据权利要求1所述的一种新型二氧化碳冷却装置，其特征在于，所述的壳体(1)内的上部、中部和下部分别设置有拉杆(6)，所述上部与下部的拉杆(6)上设置有长定距管(7)，中部的拉杆(6)上设置有短定距管(8)，所述的长定距管(7)与短定距管(8)之间间隔设置有折流板(9)和导向板(5)。
3.根据权利要求1所述的一种新型二氧化碳冷却装置，其特征在于，所述的冷却液出口(11)伸入壳体(1)的内部设置有缓冲挡板(12)；冷却液出口(11)由对焊法兰、接管和补强圈组成。
4.根据权利要求1所述的一种新型二氧化碳冷却装置，其特征在于，所述的壳体(1)与管箱(15)未连通端设置有椭圆型封头(2)。
5.根据权利要求1所述的一种新型二氧化碳冷却装置，其特征在于，所述的U形管(10)上设置有进行支撑和定位的支撑板(3)。
6.根据权利要求1所述的一种新型二氧化碳冷却装置，其特征在于，所述的壳体(1)的接管处设置有补强圈(22)。
7.根据权利要求1所述的一种新型二氧化碳冷却装置，其特征在于，所述的壳体(1)底部设置有鞍座自由端(18)和鞍座固定端(20)。
8.根据权利要求5所述的一种新型二氧化碳冷却装置，其特征在于，所述的支撑板(3)上有均匀排列的圆孔。
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