CN208205859U - 一种甲醇制氢设备中气液换热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种甲醇制氢设备中气液换热器，包括管壳、控制盒、固定在管壳顶部的上连接管、固定在管壳底部的下连接管和管壳内侧的多根换热管，所述上连接管上安装有进气泵，所述上连接管一端连接有进气循环三通阀，所述进气循环三通阀一端连接进气管，另一端连接循环管，所述循环管上安装有计量阀，所述下连接管一端连接有出气循环三通阀，所述出气循环三通阀一端连接出气管，另一端连接所述循环管的另一端，所述换热管顶端连接出水管，所述换热管底端连接进水管，所述进水管一端安装有冷却水泵；所述换热管上固定安装有螺旋导流板。本实用新型的换热器具有换热效率高、控制简单、冷却效果好等优点。

Description

一种甲醇制氢设备中气液换热器

技术领域

本实用新型涉及换热器技术领域，特别是涉及一种甲醇制氢设备中气液换热器。

背景技术

在甲醇制氢过程中，转化气中除氢气外还内含一定的二氧化碳，此时氢气温度较高，需要将氢气降温后再进行后续反应，现有技术中是通过一个换热器，将氢气与制备原料甲醇进行换热，一方面能够冷却氢气，另一方面能够预热甲醇，效果不错，但进行换热后的氢气仍然具有一定的温度，这就需要对氢气进行进一步的冷却，现有技术是通过一个传统的气液换热器，其缺点在于：冷却效果无法保证、换热效率低、结构复杂等。

实用新型内容

为解决现有技术中存在的问题，本实用新型提供了一种甲醇制氢设备中气液换热器，该换热器具有换热效率高、控制简单、冷却效果好等优点。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种甲醇制氢设备中气液换热器，包括管壳、控制盒、固定在管壳顶部的上连接管、固定在管壳底部的下连接管和管壳内侧的多根换热管，所述上连接管上安装有进气泵，所述上连接管一端连接有进气循环三通阀，所述进气循环三通阀一端连接进气管，另一端连接循环管，所述循环管上安装有计量阀，所述下连接管内壁安装有氢气温度传感器和压力传感器，所述下连接管一端连接有出气循环三通阀，所述出气循环三通阀一端连接出气管，另一端连接所述循环管的另一端，所述换热管顶端连接出水管，所述换热管底端连接进水管，所述出水管内安装有冷却水温度传感器，所述进水管一端安装有冷却水泵；

所述换热管上固定安装有螺旋导流板，所述螺旋导流板上开设有多个与所述换热管相对应的孔，所述控制盒通过所述隔热板安装在所述管壳侧面，所述控制盒包括盒体、固定安装在盒体内侧的控制器、安装在盒体一端的仪表组及按键；

所述控制器分别与所述冷却水温度传感器、压力传感器、氢气温度传感器、按键、冷却水泵、进气泵、进气循环三通阀、出气循环三通阀、计量阀、仪表组信号连接。

上述结构中，按下所述按键启动换热后，氢气及二氧化碳在进气泵的作用下经所述进气循环三通阀通过所述上连接管进入所述管壳，冷却水在所述冷却水泵的作用下通过所述进水管进入所述管壳，高温的氢气在所述管壳内向下运动，低温的冷却水在所述换热管内向上运动进行换热，所述氢气在向下运动的同时，经所述螺旋导流板的导流进行螺旋向下运动，换热面积更大，换热效果更好，所述冷却水温度传感器对所述出水管内的冷却水温度进行检测，所述氢气温度传感器对所述下连接管内经过冷却的氢气气体温度进行检测，并显示在所述仪表组上，当经过冷却的氢气气体温度超过设定值时，所述控制器控制所述出气循环三通阀换向，氢气进入所述循环管，所述进气循环三通阀换向，不再进入新的高温氢气，同时对所述进气泵的功率进行调整，已经进行过一次换热的氢气在所述进气泵的作用下又回到所述管壳顶部，再次进行换热冷却，直至氢气温度降至设定值下，此时所述出气循环三通阀换向，氢气通过所述出气管出气，所述计量阀对所述循环管内通过的气流量进行检测，当所述循环管内气流量降至一个设定值，说明循环管内只有很少量的氢气，此时所述进气循环三通阀换向，氢气及二氧化碳在进气泵的作用下经所述进气循环三通阀通过所述上连接管进入所述管壳，所述控制器根据所述冷却水温度传感器检测到的冷却水温度控制所述冷却水泵的功率，在进行换热的同时，通过所述压力传感器对管壳内的气体压力进行检测，所述控制器根据这一数据对所述进气泵的功率进行调整，保证换热过程中气体压力稳定，提高换热效率，保证换热质量。

为了进一步提高设备寿命，所述换热管外壁、所述管壳内壁和所述螺旋导流板表面均涂覆一层耐腐蚀涂层。

为了进一步提高安全性，所述管壳外壁连接有隔热层。

为了进一步提高换热效率，所述换热管为螺旋管。

为了进一步提高便捷性，所述控制盒一端安装有触摸屏及指示灯，所述控制盒内安装有无线传输装置，所述触摸屏、指示灯、无线传输装置分别与所述控制器信号连接。

有益效果在于：

1、在螺旋导流板的作用下，高温氢气呈螺旋状下行，换热面积更大，换热效率更高。

2、循环管的设计可使换热不完全的氢气循环进行换热冷却，保证了换热质量，同时进气循环三通阀及出气循环三通阀的设计可以省去循环泵及循环阀的设置，简化了结构，控制更简单。

3、通过检测到的冷却水及氢气的温度，控制器能够自动对各装置的工作进行调整，保证换热效果。

4、触摸屏及指示灯的设计使操作人员可以更加方便的对换热过程进行监控。

5、通过无线传输装置将换热数据传输至远程监控端，方便进行远程监控。

6、通过压力传感器对管壳内的气体压力进行检测，方便控制器对各装置进行控制，能够保持管壳内的压力，进一步提升安全性。

附图说明

图1是本实用新型实施例1的主剖视图；

图2是本实用新型实施例1的螺旋导流板的主视图；

图3是本实用新型实施例1的控制盒的主剖视图；

图4是本实用新型实施例1的控制原理框图；

图5是本实用新型实施例2的控制盒的主剖视图；

图6是本实用新型实施例2的控制原理框图；

图7是本实用新型实施例3的换热管的主视图；

附图标记：1、氢气温度传感器；2、循环管；3、螺旋导流板；4、管壳；5、上连接管；6、计量阀；7、进气循环三通阀；8、进气泵；9、进气管；10、出水管；11、冷却水温度传感器；12、换热管；13、控制盒；14、冷却水泵；15、进水管；16、压力传感器；17、下连接管；18、出气管；19、出气循环三通阀；20、控制器；21、隔热板；22、盒体；23、仪表组；24、按键；25、指示灯；26、触摸屏；27、无线传输装置。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

实施例1：

如图1-图4所示，一种甲醇制氢设备中气液换热器，包括管壳4、控制盒13、固定在管壳4顶部的上连接管5、固定在管壳4底部的下连接管17和管壳4内侧的多根换热管12，管壳4外壁连接有隔热层，上连接管5上安装有进气泵8，上连接管5一端连接有进气循环三通阀7，进气循环三通阀7一端连接进气管9，另一端连接循环管2，循环管2上安装有计量阀6，下连接管17内壁安装有氢气温度传感器1和压力传感器16，下连接管17一端连接有出气循环三通阀19，出气循环三通阀19一端连接出气管18，另一端连接循环管2的另一端，换热管12顶端连接出水管10，换热管12底端连接进水管15，出水管10内安装有冷却水温度传感器11，进水管15一端安装有冷却水泵14；

换热管12上固定安装有螺旋导流板3，螺旋导流板3上开设有多个与换热管12相对应的孔，控制盒13通过隔热板21安装在管壳4侧面，控制盒13包括盒体22、固定安装在盒体22内侧的控制器20、安装在盒体22一端的仪表组23及按键24；

控制器20分别与冷却水温度传感器11、压力传感器16、氢气温度传感器1、按键24、冷却水泵14、进气泵8、进气循环三通阀7、出气循环三通阀19、计量阀6、仪表组23信号连接。

上述结构中，按下按键24启动换热后，氢气及二氧化碳在进气泵8的作用下经进气循环三通阀7通过上连接管5进入管壳4，冷却水在冷却水泵14的作用下通过进水管15进入管壳4，高温的氢气在管壳4内向下运动，低温的冷却水在换热管12内向上运动进行换热，氢气在向下运动的同时，经螺旋导流板3的导流进行螺旋向下运动，换热面积更大，换热效果更好，冷却水温度传感器11对出水管10内的冷却水温度进行检测，氢气温度传感器1对下连接管17内经过冷却的氢气气体温度进行检测，并显示在仪表组23上，当经过冷却的氢气气体温度超过设定值时，控制器20控制出气循环三通阀19换向，氢气进入循环管2，进气循环三通阀7换向，不再进入新的高温氢气，同时对进气泵8的功率进行调整，已经进行过一次换热的氢气在进气泵8的作用下又回到管壳4顶部，再次进行换热冷却，直至氢气温度降至设定值下，此时出气循环三通阀19换向，氢气通过出气管18出气，计量阀6对循环管2内通过的气流量进行检测，当循环管2内气流量降至一个设定值，说明循环管2内只有很少量的氢气，此时进气循环三通阀7换向，氢气及二氧化碳在进气泵8的作用下经进气循环三通阀7通过上连接管5进入管壳4，控制器20根据冷却水温度传感器11检测到的冷却水温度控制冷却水泵14的功率，在进行换热的同时，通过压力传感器16对管壳4内的气体压力进行检测，控制器20根据这一数据对进气泵8的功率进行调整，保证换热过程中气体压力稳定，提高换热效率，保证换热质量。

实施例2：

如图5-图6所示，实施例2是在实施例1的基础上，在控制盒13一端安装有触摸屏26及指示灯25，控制盒13内安装有无线传输装置27，触摸屏26、指示灯25、无线传输装置27分别与控制器20信号连接，通过触摸屏26及指示灯25的指示，可以使操作人员很直观的对换热过程进行监控，同时通过无线传输装置27将换热数据传输至远程监控端，方便其他人员对换热过程进行远程监控。

实施例2其余结构和工作原理同实施例1。

实施例3：

如图7所示，实施例3是在实施例2的基础上，换热管12为多段式的螺旋管道，螺旋管道的两端焊接在螺旋导流板3上相应的孔上，进一步提升换热效率。

实施例3其余结构和工作原理同实施例2。

实施例4：

实施例4是在实施例3的基础上，在换热管12外壁、管壳4内壁和螺旋导流板3表面均涂覆一层耐腐蚀涂层，避免因设备腐蚀而造成的损坏，提高设备寿命，降低成本。

实施例4其余结构和工作原理同实施例3。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。

Claims (5)

1.一种甲醇制氢设备中气液换热器，其特征在于：包括管壳、控制盒、固定在管壳顶部的上连接管、固定在管壳底部的下连接管和管壳内侧的多根换热管，所述上连接管上安装有进气泵，所述上连接管一端连接有进气循环三通阀，所述进气循环三通阀一端连接进气管，另一端连接循环管，所述循环管上安装有计量阀，所述下连接管内壁安装有氢气温度传感器和压力传感器，所述下连接管一端连接有出气循环三通阀，所述出气循环三通阀一端连接出气管，另一端连接所述循环管的另一端，所述换热管顶端连接出水管，所述换热管底端连接进水管，所述出水管内安装有冷却水温度传感器，所述进水管一端安装有冷却水泵；

所述管壳内壁上固定安装有螺旋导流板，所述螺旋导流板上开设有多个安装所述换热管的孔，所述控制盒通过所述隔热板安装在所述管壳侧面，所述控制盒包括盒体、固定安装在盒体内侧的控制器、安装在盒体一端的仪表组及按键；

所述控制器分别与所述冷却水温度传感器、压力传感器、氢气温度传感器、按键、冷却水泵、进气泵、进气循环三通阀、出气循环三通阀、计量阀、仪表组信号连接。

2.根据权利要求1所述的一种甲醇制氢设备中气液换热器，其特征在于：所述换热管外壁、所述管壳内壁和所述螺旋导流板表面均涂覆一层耐腐蚀涂层。

3.根据权利要求1所述的一种甲醇制氢设备中气液换热器，其特征在于：所述换热管为多段式的螺旋管道，螺旋管道的两端焊接在所述螺旋导流板上相应的孔上。

4.根据权利要求1所述的一种甲醇制氢设备中气液换热器，其特征在于：所述管壳外壁连接有隔热层。

5.根据权利要求1所述的一种甲醇制氢设备中气液换热器，其特征在于：所述控制盒一端安装有触摸屏及指示灯，所述控制盒内安装有无线传输装置，所述触摸屏、指示灯、无线传输装置分别与所述控制器信号连接。