CN207785982U - 一种与精馏塔直连的冷凝蒸发器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种与精馏塔直连的冷凝蒸发器，包括冷凝蒸发器本体以及设置于其上的冷源进口、冷源出口、热源进口、热源出口，所述冷凝蒸发器本体的底部为一锥形结构，以及所述冷凝蒸发器本体的内部设置一改变热源流动方向的内部构件，以使热源和冷源进行逆流对流热交换。本实用新型通过改变冷凝蒸发器和精馏塔结构，实现精馏塔与冷凝蒸发器的直连，省去冷凝蒸发器的支撑型钢、保温材料及紧固件，减少冷箱内的跑冷源，在降低能量损失的同时降低冷箱高度，节省冷箱制作成本，并且在低温运行时，冷凝蒸发器与精馏塔一同收缩，减少管道应力的产生，无需再增加直管段与弯头来做柔性配管，还节省了管件材料。

Description

一种与精馏塔直连的冷凝蒸发器

技术领域

本实用新型涉及换热设备技术领域，尤其涉及一种与精馏塔直连的冷凝蒸发器。

背景技术

化工设备中的精馏塔顶部一般均设置冷凝器，精馏塔的进出口均通过管道与冷凝器的进出口相连，而采用此种连接的冷凝器均需设置单独的支撑，成本较高；尤其是在空分设备分馏塔中，精馏塔与冷凝蒸发器分别有各自支撑型钢固定于冷箱内，其中冷凝蒸发器位于精馏塔上方，形式为干式板翅式换热器，热源为精馏塔上方出的氮气，冷凝后变液氮回流至精馏塔，冷源为富氧液空，蒸发为富氧气。设备与支撑型钢之间有保温材料，用螺栓、螺母连接，防止分馏塔在低温状态下运行时，冷量通过支撑型钢传到冷箱表面，造成跑冷，导致能量损失，此结构复杂，且还是有跑冷的风险。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种与精馏塔直连的冷凝蒸发器，其通过改变冷凝蒸发器和精馏塔结构，实现精馏塔与冷凝蒸发器的直连，以减少设备制造材料，并减少冷箱内的跑冷源，从而降低成本。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种与精馏塔直连的冷凝蒸发器，包括冷凝蒸发器本体以及设置于其上的冷源进口、冷源出口、热源进口、热源出口，其中，所述冷凝蒸发器本体的底部为一锥形结构，以及所述冷凝蒸发器本体的内部设置一改变热源流动方向的内部构件。

为了进一步优化上述技术方案，本实用新型所采取的技术措施还包括：

进一步地，所述内部构件的一侧与所述冷凝蒸发器本体的一侧内壁构成一容纳部，所述容纳部的底部封闭，所述容纳部的上部具有一开口；所述内部构件的另一侧与所述冷凝蒸发器本体的另一侧内壁构成一可供冷源流动至所述容纳部的通道。

进一步地，所述内部构件的侧面为L型截面，也可采用其他侧面形式，所述内部构件由不锈钢、铝合金材料或其他合适的材料制成。

更进一步地，所述冷凝蒸发器的壳体为圆筒形，所述内部构件由切除弓形的底圆板和从所述底圆板切除处以垂直所述底圆板的方向延伸的侧矩形板构成，所述底圆板及侧矩形板的侧边缘均与所述冷凝蒸发器的内壁进行密封连接，其中所述底圆板的直径略小于所述冷凝蒸发器的内径。或者，可选地，所述冷凝蒸发器的壳体为矩形，所述内部构件由底矩形板和从所述底矩形板的一侧边处以垂直所述底矩形板的方向延伸的侧矩形板构成，所述底矩形板及侧矩形板的侧边缘均与所述冷凝蒸发器的内壁进行密封连接。所述底矩形板的宽度略小于所述冷凝蒸发器的宽度，所述底矩形板的长度小于所述冷凝蒸发器的长度以利于热源的流动。可理解的是，也可采用其他形式的冷凝蒸发器本体，内部构件的形状及组成可根据冷凝蒸发器本体的形式进行相应的调整，以更利于结构的强度、流体的流动以及冷源和热源的传热性能。

进一步地，所述内部构件与所述冷凝蒸发器本体采用焊接连接。

进一步地，所述锥形结构的壁厚大于所述冷凝蒸发器本体的壁厚，所述锥形结构与所述冷凝蒸发器本体采用焊接连接或法兰连接。

进一步地，所述精馏塔的顶部设置热源输出口，所述锥形结构的底部设置所述热源进口，所述热源输出口与所述热源进口直接连接，所述直接连接包括焊接、法兰连接。

进一步地，所述热源出口设置在冷凝蒸发器本体的下部，所述冷源进口设置在冷凝蒸发器本体的下部，所述冷源出口设置在在冷凝蒸发器本体的上部；其中，所述热源出口通过管道与位于所述精馏塔上部的热源返回口连通。

进一步地，所述精馏塔和冷凝蒸发器被设置在空分装置的冷箱中；其中，所述冷源进口为富氧液空进口，所述冷源出口为富氧气出口，所述热源进口为氮气进口，所述热源出口为液氮出口。

进一步地，所述冷凝蒸发器为板翅式换热器。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点和有益效果：

本实用新型通过改变冷凝蒸发器和精馏塔结构，实现精馏塔与冷凝蒸发器的直连，可以省去冷凝蒸发器支撑型钢、保温材料及紧固件，从根本上减少冷箱内的跑冷源，在预防跑冷带来的能量损失的同时降低冷箱高度，节省冷箱制作成本，并且分馏塔在低温运行时，冷凝蒸发器与塔一同收缩，减少管道应力的产生，管道不用再增加直管段与弯头来做柔性配管，还节省了管件材料。

附图说明

图1是本实用新型现有技术中的精馏塔与冷凝蒸发器的连接结构图；

图2是本实用新型一实施例中与精馏塔直连的冷凝蒸发器的结构示意图；

图中的附图标记为：

101、冷凝蒸发器本体；102、支撑型钢；103、热源进口；104、热源出口；105、冷源进口；106、冷源出口；201、精馏塔；202、热源输出口；203、热源返回口；

1、冷凝蒸发器本体；11、锥形结构；12、内部构件；13、冷源进口；14、冷源出口；15、热源进口；16、热源出口；2、精馏塔；21、热源输出口；22、热源返回口。

具体实施方式

本实用新型提供了一种与精馏塔直连的冷凝蒸发器，包括冷凝蒸发器本体以及设置于其上的冷源进口、冷源出口、热源进口、热源出口，其中，所述冷凝蒸发器本体的底部为一锥形结构，以及所述冷凝蒸发器本体的内部设置一改变热源流动方向的内部构件。

下面结合实施例和附图，对本实用新型的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

对比例一

该对比例为现有技术中精馏塔与冷凝蒸发器的连接结构。如图1所示，现有技术中，以空分设备分馏塔为例，精馏塔201的上部分别设置热源输出口202(氮气输出口)和热源返回口203(液氮返回口)，热源输出口202(氮气输出口)通过增加直管段与弯头来做柔性配管，并通过管道与冷凝蒸发器本体101上部的热源进口103(氮气进口)相连通，热源流股(氮气)在干式板翅式换热器中与冷源流股(富氧液空)进行逆流对流换热，热源流股(氮气)冷凝成凝结液(液氮)，并分别经由位于冷凝蒸发器本体101下部的热源出口104(液氮出口)、连接管道与精馏塔201上部的热源返回口203(液氮返回口)连接以将凝结液(液氮)返回至精馏塔201，其中冷源进口105(富氧液空进口)位于冷凝蒸发器本体101的底部，冷源出口106(富氧气出口)位于冷凝蒸发器本体101的顶部。在该现有结构中，冷凝蒸发器本体101单独设置支撑型钢102，冷凝蒸发器本体101与支撑型钢102之间有保温材料，并用螺栓、螺母连接，防止分馏塔在低温状态下运行时，冷量通过支撑型钢传到冷箱表面，造成跑冷，导致能量损失。但该现有结构复杂，还是存在跑冷造成能量损失的风险，且其占用空间大，制造成本高。

实施例一

本实施例为改造后的与精馏塔直连的冷凝蒸发器的结构示意图。如图2所示，与图1的现有技术相对比可知，本实施例改变了各连接管口的位置及冷凝蒸发器的结构。

如图2所示，本实施例为一种与精馏塔直连的冷凝蒸发器，其被设置在空分装置的冷箱中，其包括冷凝蒸发器本体1，其将现有技术中的冷凝蒸发器下封头改为锥形结构11，并适当加厚，使其壁厚大于所述冷凝蒸发器本体1的壁厚(较优地，其厚度约为冷凝蒸发器本体1的1.3～2倍)，这使得其与精馏塔管口直连的情况下保证结构强度。该锥形结构11的底部设置热源进口15(氮气进口)，其通过焊接、法兰连接或其他方式与精馏塔2顶部的热源输出口21(氮气输出口)直接连接，热源出口16(液氮出口)设置在冷凝蒸发器本体1的下部，其通过管道与位于所述精馏塔2上部的冷源返回口22(液氮返回口)连通；冷源进口13(富氧液空进口)设置在冷凝蒸发器本体1的下部，冷源出口14(富氧气出口)设置在在冷凝蒸发器本体1的上部。

为保证冷凝蒸发器本体1内有液位，使之能够正常工作换热，热源(氮气)还是需从上方进入，热源凝液(液氮)从下方流出，所以在冷凝蒸发器本体1内增加一内部构件12，其可改变热源(氮气)流动方向，具体为将热源(氮气)引到冷凝蒸发器本体1的上方，再通过从上至下的流向，依旧与从下至上的冷源(富氧液空)进行逆流对流热交换。

在该冷凝蒸发器本体1内，该述内部构件12的一侧与冷凝蒸发器本体1的一侧内壁构成一容纳部，所述容纳部的底部封闭以用于热源凝液(液氮)的收集及维持其液位，所述容纳部的上部具有一开口以用于将热源(氮气)的流动方向由向上流动改变为向下流动，然后在该容纳部中热源流股(氮气)与冷源流股(富氧液空)进行逆流对流换热；所述内部构件的另一侧与所述冷凝蒸发器的另一侧内壁构成一可供冷源流动向上流动至所述容纳部的通道。

在该实施例中，所述内部构件12与所述冷凝蒸发器本体1采用焊接连接，所述锥形结构11与所述冷凝蒸发器本体1采用焊接连接或法兰连接，也可采用其他合适的连接方式。

在该实施例中的冷凝蒸发器为板翅式换热器，也可选择其他合适的换热器类型。上述内部构件1的侧面可为L型截面，也可采用其他侧面形式，该内部构件1由不锈钢、铝合金材料或其他合适的材料制成。

更具体地说，未在图中示出，冷凝蒸发器的外壳形状及内部构件的结构举例如下：第一种，所述冷凝蒸发器的外壳为圆筒形，所述内部构件由切除弓形的底圆板和从所述底圆板切除处以垂直所述底圆板的方向延伸的侧矩形板构成，所述底圆板及侧矩形板的侧边缘均与所述冷凝蒸发器的内壁进行密封连接，其中所述底圆板的直径略小于所述冷凝蒸发器的内径；第二种，所述冷凝蒸发器的外壳为矩形，所述内部构件由底矩形板和从所述底矩形板的一侧边处以垂直所述底矩形板的方向延伸的侧矩形板构成，所述底矩形板及侧矩形板的侧边缘均与所述冷凝蒸发器的内壁进行密封连接。所述底矩形板的宽度略小于所述冷凝蒸发器的宽度，所述底矩形板的长度小于所述冷凝蒸发器的长度以利于热源的流动。可理解的是，也可采用其他外壳形式的冷凝蒸发器本体，内部构件的形状及构成可根据冷凝蒸发器本体的形式进行相应的调整，以更利于结构的强度、流体的流动以及冷源和热源的传热性能。

将上述对比例一和实施例一进行对比可知，本实用新型将将冷凝蒸发器的热源进口(氮气进口)设置在下方，精馏塔的热源输出口(氮气输出口)设置在顶部，使两者能够直连。另外需将冷凝蒸发器下封头改为锥形结构，并适当加厚，使得其与精馏塔管口直连的情况下保证强度，这样便可降低冷箱高度，省去一根连接管道，省去支撑型钢及隔离用保温材料，且减少跑冷源，预防跑冷带来的能量损失，还将原上封头移至侧面，更进一步降低冷箱高度，节省冷箱制作成本。

虽然此结构中，冷凝蒸发器尺寸会相应变大，但冷箱上部空旷，这样的尺寸加大对整体布局没有影响，且冷凝蒸发器制作时增加的材料，与上述全部节省的的材料(冷箱制作材料、支撑型钢、保温材料、紧固件和管件材料)相比要少很多，并且能从根本上减少跑冷源，防止跑冷造成的能力损失，还能减少管道应力，总体上比原结构更为先进可靠。

以上对本实用新型的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本实用新型并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本实用新型进行的等同修改和替代也都在本实用新型的范畴之中。因此，在不脱离本实用新型的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本实用新型的范围内。

Claims (7)

1.一种与精馏塔直连的冷凝蒸发器，包括冷凝蒸发器本体(1)以及设置于其上的冷源进口(13)、冷源出口(14)、热源进口(15)、热源出口(16)，其特征在于，所述冷凝蒸发器本体(1)的底部为一锥形结构(11)，以及所述冷凝蒸发器本体(1)的内部设置一改变热源流动方向的内部构件(12)。

2.根据权利要求1所述的一种与精馏塔直连的冷凝蒸发器，其特征在于，所述内部构件(12)的一侧与所述冷凝蒸发器本体(1)的一侧内壁构成一容纳部，所述容纳部的底部封闭，所述容纳部的上部具有一开口；所述内部构件(12)的另一侧与所述冷凝蒸发器本体(1)的另一侧内壁构成一可供冷源流动至所述容纳部的通道。

3.根据权利要求1或2所述的一种与精馏塔直连的冷凝蒸发器，其特征在于，所述内部构件(12)与所述冷凝蒸发器本体(1)采用焊接连接。

4.根据权利要求1所述的一种与精馏塔直连的冷凝蒸发器，其特征在于，所述锥形结构(11)的壁厚大于所述冷凝蒸发器本体(1)的壁厚，所述锥形结构(11)与所述冷凝蒸发器本体(1)采用焊接连接或法兰连接。

5.根据权利要求1所述的一种与精馏塔直连的冷凝蒸发器，其特征在于，所述精馏塔(2)的顶部设置热源输出口(21)，所述锥形结构(11)的底部设置所述热源进口(15)，所述热源输出口(21)与所述热源进口(15)直接连接，所述直接连接包括焊接、法兰连接。

6.根据权利要求5所述的一种与精馏塔直连的冷凝蒸发器，其特征在于，所述热源出口(16)设置在冷凝蒸发器本体(1)的下部，所述冷源进口(13)设置在冷凝蒸发器本体(1)的下部，所述冷源出口(14)设置在冷凝蒸发器本体(1)的上部；其中，所述热源出口(16)通过管道与位于所述精馏塔(2)上部的热源返回口(22)连通。

7.根据权利要求1所述的一种与精馏塔直连的冷凝蒸发器，其特征在于，该精馏塔和冷凝蒸发器被设置在空分装置的冷箱中；其中，所述冷源进口(13)为富氧液空进口，所述冷源出口(14)为富氧气出口，所述热源进口(15)为氮气进口，所述热源出口(16)为液氮出口。