CN201565153U - 一种用于硝基氯苯生产的翅片式结晶器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于硝基氯苯生产的翅片式结晶器，其为一个钢质矩形箱式结构，由进水口、出水口、进料口、出料口、测温口、放空口、矩形箱体、列管组、管板和支脚组成组成，列管组呈矩形卧式均匀分布排列，固定在箱体内两端的管板孔中，每根列管外均匀分布着一组矩形翅片，在箱体内两端的管板与箱体之间，设置有若干块迷宫隔板，将管程分为若干程。相对于原有技术而言，本实用新型具有结晶周期短、容时效率高、吨产品结晶能耗低等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种化工产品结晶分离的设备技术，具体地说，是一种用于硝基氯苯生产的翅片式结晶器。
背景技术
氯苯硝化生成的硝基氯苯混合物中，有对、邻、间硝基氯苯三种同分异构体，分离是硝基氯苯生产的主要环节。对、邻、间硝基氯苯分子结构极其相似，各组份间沸点相差较小(分别为242℃，245.5℃和235.6℃)，而各组分间熔点相差较大(分别为83℃，32.5℃和44.4℃)，如果纯粹采用精馏技术分离，需要较多的理论板和较大的回流比，设备费和操作费较高，而采用熔融结晶技术分离，具有投资省、能耗低等优点。因此，目前国内外生产硝基氯苯普遍采用精馏——结晶耦合分离工艺。
硝基氯苯的结晶分离就是采用间壁式换热装置，用冷媒将物料的热量连续取出，使物料按预定的冷却速率析出晶体并发汗提纯的过程。长年以来，国内生产硝基氯苯的结晶器应用的结构形式主要有：卧式结晶器、分步结晶器。卧式结晶器为管壳式结构，管程走冷(热)水，壳程走硝基氯苯物料，光滑的列管内外换热面积基本相同，处于运动状态的冷(热)水侧的对流传热系数远远高于处于静止状态物料的对流传热系数，物料侧成为传热“瓶颈”，总的传热效率不高，存在着结晶周期长，结晶效率低，装机容量大，结晶高品质产品得率低的弊端；分步结晶器是一直立列管型结构，壳程为冷热水，硝基氯苯混合料走管内。结晶时通过向结晶管内通无油干燥压缩空气进行鼓泡，提高结晶物料侧的对流传热效果，强化了过程的传热和传质，加快了结晶速率。但分步结晶器需要提供无油压缩空气，存在配套设备多，能耗大，原料要求高等缺点，同时排出的空气含有原料成分，需处理才能排放。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种用于硝基氯苯生产的翅片式结晶器，通过改变结晶器的结构，可提高物料侧的传热能力，从而提高结晶得率和结晶效率，缩短硝基氯苯结晶周期，降低能耗，提高生产效率。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：
这种翅片式结晶器为一个钢质矩形箱式结构，由进水口、出水口、进料口、出料口、测温口、放空口、矩形箱体、列管组、管板和支脚组成，列管组呈矩形卧式均匀分布排列，固定在箱体内两端的管板孔中，其特征是：每根列管外均匀分布着一组矩形翅片，在箱体内两端的管板与箱体之间，设置有若干块迷宫隔板，将管程分为若干程。
根据上述的用于硝基氯苯生产的翅片式结晶分离器，箱体内的列管组有16根至800根呈正方形卧式均匀分布排列的列管，列管外径为25毫米至75毫米，长度为250毫米至4000毫米，相邻两根列管中心距为46毫米至120毫米，固定在箱体内两端的管板孔中；每根列管外均匀分布着一组间隔为10毫米至30毫米的方形翅片，方形翅片边长为45×45毫米至119×119毫米，厚度为1毫米至2毫米；在箱体内两端的管板与箱体之间，通过设置迷宫隔板，至少将管程分为8程，每程至少有2根列管，隔板上设有互通孔。
由于本实用新型用于硝基氯苯生产的翅片式结晶器列管外翅片的存在，显著增大了换热面积，从而弥补了壳程处于静态的硝基氯苯物料对流传热系数相对较低的不足，强化结晶器传热效果。另外，翅片还具有为析出的晶体牵线搭桥和固定结晶体的作用，升温过程中不容易“塌料”，有利于提高结晶效率，采用了多程结构，单程流体流动截面积远较卧式结晶器小，较小的流体流量就可获得较高的流速，进而获得较高的管程对流传热系数。因此，相对于原有技术而言，本实用新型翅片式结晶器具有结晶周期短、容时效率高、吨产品结晶能耗低等优点。
附图说明
附图1为本实用新型一种用于硝基氯苯生产的翅片式结晶器结构示意图。
附图2为本实用新型一种用于硝基氯苯生产的翅片式结晶器列管、翅片排列示意图。
图1、图2中：1.箱体，2.出水口，3.管板，4.管箱，5.进水口，6.测温口，7.进料口，8.放空口，9.翅片，10.列管组，11.迷宫隔板，12.出料口，13.支脚。
具体实施方式
实施方式1：如图1、图2所示，一种用于硝基氯苯生产的翅片式结晶分离器，其外形为一长方箱式结构，由箱体1、出水口2、管板3、管箱4、进水口5、测温口6、进料口7、放空口8、翅片9、列管组10、迷宫隔板11、出料口12和支脚13组成，箱体1内的列管组10有16根呈正方形卧式均匀分布排列的列管，列管外径为25毫米，长度为250毫米，相邻两根列管中心距为46毫米，固定在箱体1内两端的管板3孔中；每根列管外均匀分布着一组间隔为15毫米的方形翅片9，方形翅片9边长为45×45毫米，厚度为1毫米；在箱体1内两端的管板3与箱体1之间，通过设置迷宫隔板11，将管程分为8程，每程有2根列管。
实施方式2：一种用于硝基氯苯生产的11.5m3翅片式结晶器，其外形为一长方箱式结构，由箱体1、出水口2、管板3、管箱4、进水口5、测温口6、进料口7、放空口8、翅片9、列管组10、迷宫隔板11、出料口12和支脚13组成，箱体1内的列管组10共有756根外径为51毫米、长度为3500毫米的列管，固定在箱体1内两端的管板3孔中，列管呈正方形均匀排列，相邻两根列管中心距为86毫米，每根列管外装有144块方形翅片9，间隔为20毫米，方形翅片9边长为84×84毫米，厚度为1.2毫米；在箱体1内两端的管板3与箱体1之间，通过设置迷宫隔板11，将管程分为36程，单程列管为21根。
翅片式结晶分离器操作过程为：首先启动外部的循环水泵，使热水循环通入翅片式结晶器的列管内，水温控制在75℃～80℃之间，加热列管，从进料口7往结晶器内加入硝基氯苯混合物，加满后按预定的降温速率将水温降至30℃维持2小时，然后从出料口12放掉结晶器内未凝固的结晶低油，低油基本放尽时开始按预定的升温速率将水温度缓慢升高至84℃维持，升温的同时放出熔化的料液，开始放出的熔化料液并入结晶低油返回精馏塔分离；当料温升高到60℃时以后，放出的料液作为结晶高油返回下一批次结晶；定时分析放出料液的凝固点，当放出的料液凝固点达到产品要求后，停止放油，继续升温将结晶器内未熔化的物料全部加热熔化，放入成品槽中。
以对硝基氯苯结晶为例，将翅片式结晶器与卧式结晶器结晶效率进行比较。表1、表2分别是11.5m3翅片式结晶器和21m3卧式结晶器10锅次试验数据，表3是二种结晶器生产能力和能耗测算表。
表1 11.5m3翅片式结晶器部分锅次得率与周期
| 锅次 | 进料SP ℃ | 成品SP ℃ | 成品数量 L | 周期 h |
| 1 | 72.0 | 82.0 | 5000 | 18.00 |
| 2 | 72.0 | 82.0 | 5000 | 18.00 |
| 3 | 72.0 | 82.0 | 5000 | 18.00 |
| 4 | 72.0 | 82.0 | 5000 | 18.00 |
| 5 | 72.0 | 82.0 | 5000 | 18.00 |
| 6 | 72.0 | 82.0 | 5000 | 18.00 |
| 7 | 72.0 | 82.0 | 5000 | 18.00 |
| 8 | 72.0 | 82.0 | 5000 | 18.00 |
| 9 | 72.0 | 82.0 | 5000 | 18.00 |
| 10 | 72.0 | 82.0 | 5000 | 18.00 |
| 平均值 | 72.0 | 82.0 | 5000 | 18.00 |
表2 21m3卧式结晶器部分锅次得率与周期
表3 二种结晶器生产能力和能耗测算表
试验结果表明，采用本实用新型翅片式结晶分离器，结晶周期由卧式结晶器的29.69h减少到18.0h，缩短39.4％；结晶器容时效率由卧式结晶器的11.45kg/m3h提高到29.97kg/m3h，提高161.7％；同样体积的结晶器，装机容量由卧式结晶器的18.5kw减少为7.3kw，减少60.5％，吨产品结晶电耗由卧式结晶器的76.96kwh/t减少为11.10kwh/t，下降85.6％。
Claims (4)
1.一种用于硝基氯苯生产的翅片式结晶分离器，其为一个钢质矩形箱式结构，由箱体(1)、出水口(2)、管板(3)、管箱(4)、进水口(5)、测温口(6)、进料口(7)、放空口(8)、列管组(10)、出料口(12)和支脚(13)组成，列管呈矩形卧式均匀分布排列，固定在箱体内两端的管板(3)孔中，其特征是：每根列管外均匀分布着一组矩形翅片(9)，在箱体(1)内两端的管板(3)与箱体(1)之间，设置有若干块迷宫隔板(11)，将管程分为若干程。
2.根据权利要求1所说的一种用于硝基氯苯生产的翅片式结晶分离器，其特征是：箱体(1)内的列管组(10)有16根至800根呈正方形卧式均匀分布排列的列管，列管外径为25毫米至75毫米，长度为250毫米至4000毫米，相邻两根列管中心距为46毫米至120毫米，每根列管外均匀分布着一组间隔10毫米至30毫米的方形翅片(9)，方形翅片(9)边长为45×45毫米至119×119毫米，厚度为1毫米至2毫米，在箱体(1)内两端的管板(3)与箱体(1)之间，通过设置迷宫隔板(11)，至少将管程分为8程，每程至少有2根列管，隔板上设有互通孔。
3.根据权利要求1或2所说的一种用于硝基氯苯生产的翅片式结晶分离器，其特征是：箱体(1)内的列管组(10)有16根呈正方形卧式均匀分布排列的列管，列管外径为25毫米，长度为250毫米，相邻两根列管中心距为46毫米，固定在箱体(1)内两端的管板(3)孔中；每根列管外均匀分布着一组间隔为15毫米的方形翅片(9)，方形翅片(9)边长为45×45毫米，厚度为1毫米；在箱体(1)内两端的管板(3)与箱体(1)之间，通过设置迷宫隔板(11)，将管程分为8程，每程有2根列管
4.根据权利要求1或2所说的一种用于硝基氯苯生产的翅片式结晶分离器，其特征是：箱体(1)内的列管组(10)共有756根外径为51毫米、长度为3500毫米的列管，固定在箱体(1)内两端的管板(3)孔中，列管呈正方形均匀排列，相邻两根列管中心距为86毫米，每根列管外装有边长为84×84毫米、厚度为1.2毫米的方形翅片(9)，间隔为20毫米；在箱体(1)内两端的管板(3)与箱体(1)之间，通过设置迷宫隔板(11)，将管程分为36程，单程列管为21根。
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