专利名称：用于减压水精馏生产氧－18的中央管降膜干釜再沸器的制作方法
技术领域：
本发明涉及减压水精馏生产氧-18水技术中使用的再沸器，属于化工换热设备领域。
背景技术：
现有的减压水精馏生产氧-18技术中使用的再沸器，均为有液体滞留的湿釜再沸器，有了滞留的液体也就有了液位，在连续操作制过程中就必须进行液位控制，还必须控制加热蒸汽的流量，这些都会造成投资费用和操作成本的增加，不但如此，再沸器滞留量的多少还直接影响同位素浓缩平衡时间，再沸器滞留量越大同位素浓缩平衡时间越长，同位素浓缩平衡期间的操作费用也就越高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种中央管降膜干釜再沸器，克服现有再沸器技术的缺点。
为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案用于减压水精馏生产氧-18的中央管降膜干釜再沸器，包括从上至下依次连接的上器体、下器体和底封头，设在所述上器体中部的分隔环，分布在所述分隔环内圆孔周围的U型吊件，焊在所述U型吊件下端的圆形挡板，设在所述圆形挡板下方的集液堰，设在所述上器体下部的液流出口接管，焊在所述下器体上端口的管板，贯穿所述下器体并向上伸出所述集液堰的中央管，设在所述下器体内所述中央管周围的多个加热管，所述加热管上端与所述管板胀焊在一起，设在每根加热管内部上口的降膜导流装置，设在所述下器体上的位于所述管板下方的加热蒸汽进口接管，位于所述下器体内既与所述加热管下端胀焊也与所述中央管下口焊接的浮动管板，
与所述浮动管板下缘焊接构成汇汽室的浮动封头，主体部分沿所述中央管中心线设置，超出所述中央管上口的部分被弯曲后穿出所述上器体器壁并固定在上器体器壁上的釜液吸净管，以及设在所述底封头中心的加热蒸汽凝结水出口接管。
作为本发明的一种改进，所述再沸器还包括设在所述上器体上部侧面的液流进口接管。
在本发明中，所述降膜导流装置包括导流头吊挂销、导流头和上、下间隙销；所述导流头通过所述导流头吊挂销悬挂于所述加热管上口内部；所述上间隙销和下间隙销分两圈均布在所述导流头的外圆周上，使得导流头与加热管内壁间形成均匀的环隙。
在本发明中，所述导流头是上细下粗的两段圆柱的结合体，细、粗圆柱体间以圆弧面形式过渡，细圆柱体上部侧向钻有一个悬吊孔，粗圆柱体下口做成喇叭口形状。
在本发明中，所述导流头上下两段圆柱体的长度是根据液体汽化后汽流在所述环隙内向上流动所产生的阻力与环隙上方液体静压头之和大于汽流流经加热管、汇汽室及中央管作U型流动所产生的阻力确定的。
在本发明中，所述集液堰由倒立漏斗截体和圆环构成，所述倒立漏斗截体下口焊于所述圆环的内圆周上，所述圆环的外圆周焊在所述上器体的内壁上，并略低于所述的液流出口接管。
在本发明中，所述的中央管上口比所述集液堰的倒立漏斗截体的上口高50～150mm。
在本发明中，所述中央管内截面与所述各加热管的内截面之和相等或接近。
在本发明中，所述釜液吸净管的下端呈45°切口并抵着汇汽室浮动封头内壁。
在本发明中，所述再沸器还包括设在所述下器体内管板与浮动管板之间的折流板结构。
本发明的优点在于1.所述中央管降膜干釜再沸器采用膜状加热、汽化方式，传热效果好，所需的换热面积小，造价低。
2.液流基本上是处于表面汽化状态，没有因液位造成的沸点升高现象，加热能耗略低些。
3.液膜边流边汽化，汽化后的汽流经中央管导回精馏塔，过程连续且平稳，操作方便。
4.没有液位控制环节，也无需控制加热蒸汽流量，过程自动化程度高，投资省，操作费用低，过程稳定可靠。
5.没有釜液，使得整个水精馏塔级联装置的液体滞留量变小了，缩短了同位素浓缩平衡时间，减少了同位素浓缩平衡期间的操作费用。
因此，使用本发明可有效地节省投资、减少操作费用，降低生产成本。
图1是本发明所述再沸器的一个典型实施例的结构示意图。
图2是本发明所述再沸器中的降膜导流装置附近的局部示意图。
具体实施例方式
下面结合附图来详细说明本发明。
如图1所示，在本发明的典型实施例中，所述用于减压水精馏生产氧-18的中央管降膜干釜再沸器包括从上至下依次连接的上器体15、下器体2和底封头24，设在上器体15中部的分隔环11，分布在分隔环11内圆孔周围的U型吊件10，焊在U型吊件10下端的圆形挡板9，设在圆形挡板9下方的集液堰7，设在上器体15下部的液流出口接管8，焊在下器体2上端口的管板19，贯穿下器体2并向上伸出集液堰7的中央管17，设在下器体2内中央管17周围的多个加热管21，加热管上端与管板19胀焊在一起，设在每根加热管21内部上口的降膜导流装置20，设在下器体2上的位于管板19下方的加热蒸汽进口接管6，位于下器体2内既与加热管21下端胀焊也与中央管17下口焊接的浮动管板22，与浮动管板22下缘焊接构成汇汽室的浮动封头23，主体部分沿中央管17中心线设置，超出中央管17上口的部分被弯曲后穿出上器体2器壁并固定在上器体2器壁上的釜液吸净管16，以及设在底封头24中心的加热蒸汽凝结水出口接管25。
在本实施例中，上器体15的上下两端都带有法兰，上器体15的上法兰用来与精馏塔下部法兰连接，使所述再沸器与精馏塔组成一个整体设备；上器体15的下法兰与下器体2的管板19连接固定。下器体2和底封头24之间通过法兰连接固定。
在本实施例中，所述再沸器还包括设在所述上器体上部侧面的液流进口接管14，用于与后级精馏塔连通，接收后级精馏塔返回的液流。整个再沸器还通过支腿1安装于基础上。
如图2所示，在本实施例中，降膜导流装置20包括导流头吊挂销20a、导流头20b、上间隙销20c及下间隙销20d。导流头20b是两段直径不等圆柱的结合体，上圆柱体直径细，上部侧向钻有一个悬吊孔钻孔用于穿插导流头吊挂销20a；下圆柱体直径粗，但比加热管21内径小2mm。粗圆柱体下端做成喇叭口形状，防止沿着导流头粗圆柱体表面流动的溶液往中心流去，提高液体成膜效果。细圆柱体与粗圆柱体连接处以圆弧面形式过渡，以便引导液体流向加热管内壁。导流头吊挂销20a长度超过加热管21的外径。导流头吊挂销20a穿过导流头20b的细圆柱体上部的悬吊孔，将导流头20b悬挂于加热管21上口内部。上间隙销20c及下间隙销20d分两圈均布在导流头20b的粗圆柱体上，使得导流头20b与加热管21对中，从而在导流头20b与加热管21内壁间形成均匀的环隙。
在本实施例中，所述导流头20b上下两段圆柱体的长度是根据液体汽化后汽流在所述环隙内向上流动所产生的阻力与环隙上方液体静压头之和大于汽流流经加热管21、汇汽室及中央管17作U型流动所产生的阻力确定的，可使再沸器运转稳定。
在本实施例中，集液堰7由倒立漏斗截体和圆环构成的，所述倒立漏斗截体的下口焊于所述圆环的内圆周上，所述圆环的外圆周焊在所述上器体15的内壁上，并略低于所述的液流出口接管8。
中央管17上口可以设置成比集液堰7的倒立漏斗截体的上口高50～150mm。在本实施例中，中央管17上口比集液堰7的倒立漏斗截体的上口高100mm。
在本实施例中，所述中央管17内截面与各加热管的内截面之和相等。
在本实施例中，釜液吸净管16下端呈45°切口并抵着汇汽室浮动封头23内壁，超出中央管17上口后，釜液吸净管16被弯成90°穿出上器体15器壁并固定在上器体15的器壁上。釜液吸净管16是在精馏塔泡液操作完成后，用来抽净再沸器内存留的液体，使再沸器尽快进入正常工作状态。
加热管21内径优选在20～40mm，在本实施例中为20mm，加热管的根数与长度按所需的换热面积以及水的干膜流量大于2倍加热管内壁降膜流量设计，加热管适宜长度为4～6m。
在本实施例中，所述再沸器还包括设在所述下器体内管板与浮动管板之间的折流板结构5，用来提高加热蒸汽流速增强给热效果。
在本实施例中，上器体15的上法兰下方还设有测温口接管12，用来插入测温元件。
下面，描述本发明所述再沸器的一种应用方式，即将精馏塔与本发明所述的中央管降膜干釜再沸器上下固定连接在一起，用于减压水精馏生产氧-18。
从精馏塔底以及从后塔返回的液流进入本发明所述的中央管降膜干釜再沸器，靠分隔环11下方悬吊的圆形挡板9引导而流入集液堰7。在集液堰7底部，所述液流通过液流出口接管8与计量泵进口连接，经过计量泵精确的分割，送到后级精馏塔塔顶，作为后级精馏塔的加料液使用；取走这部分液流后，其余的液流则从集液堰7上口溢流到管板19上，接着液体从加热管上缘溢流到加热管21内并首先泻到导流头细圆柱体表面上，继而沿所述细圆柱体表面向下流到所述细、粗圆柱体交界处的圆弧面上。液体在圆弧面引导下冲到所述加热管的内壁上形成向下流动的薄膜，即呈降膜式流动，在降流过程中被加热管21外的加热蒸汽加热、汽化。液膜边向下流动边汽化，在向下流动过程中逐渐变薄，最后消失完全汽化成气相，再沸器底部呈干釜状态。由于所述导流头粗圆柱体与加热管内壁间间隙很小，存在一定高度的液位，在这静压头和环隙阻力的作用下，汽化后的汽体只能在加热管内向下流动。各根加热管内生成的汽流流出加热管，汇入所述的汇流室，折转方向进入中央管17，自下而上流动，流出中央管17后，绕过圆形挡板9，穿过分隔环11的内孔返回精馏塔。
本发明的上述实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明构思前提下，本领域中熟练技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形，均应落入本发明的保护范围内，本发明请求保护的技术内容已全部记载于权利要求书中。
权利要求
1.用于减压水精馏生产氧-18的中央管降膜干釜再沸器，其特征在于，所述再沸器包括从上至下依次连接的上器体、下器体和底封头，设在所述上器体中部的分隔环，分布在所述分隔环内圆孔周围的U型吊件，焊在所述U型吊件下端的圆形挡板，设在所述圆形挡板下方的集液堰，设在所述上器体下部的液流出口接管，焊在所述下器体上端口的管板，贯穿所述下器体并向上伸出所述集液堰的中央管，设在所述下器体内所述中央管周围的多个加热管，所述加热管上端与所述管板胀焊在一起，设在每根加热管内部上口的降膜导流装置，设在所述下器体上的位于所述管板下方的加热蒸汽进口接管，位于所述下器体内既与所述加热管下端胀焊也与所述中央管下口焊接的浮动管板，与所述浮动管板下缘焊接构成汇汽室的浮动封头，主体部分沿所述中央管中心线设置，超出所述中央管上口的部分被弯曲后穿出所述上器体器壁并固定在上器体器壁上的釜液吸净管，以及设在所述底封头中心的加热蒸汽凝结水出口接管。
2.根据权利要求1所述的中央管降膜干釜再沸器，其特征在于所述再沸器还包括设在所述上器体上部侧面的液流进口接管。
3.根据权利要求1或2所述的中央管降膜干釜再沸器，其特征在于所述降膜导流装置包括导流头吊挂销、导流头和上、下间隙销；所述导流头通过所述导流头吊挂销悬挂于所述加热管上口内部；所述上间隙销和下间隙销分两圈均布在所述导流头的外圆周上，使得导流头与加热管内壁间形成均匀的环隙。
4.根据权利要求3所述的中央管降膜干釜再沸器，其特征在于所述导流头是上细下粗的两段圆柱的结合体，细、粗圆柱体间以圆弧面形式过渡，细圆柱体上部侧向钻有一个悬吊孔，粗圆柱体下口做成喇叭口形状。
5.根据权利要求4所述的中央管降膜干釜再沸器，其特征在于所述导流头上下两段圆柱体的长度是根据液体汽化后汽流在所述环隙内向上流动所产生的阻力与环隙上方液体静压头之和大于汽流流经加热管、汇汽室及中央管作U型流动所产生的阻力确定的。
6.根据权利要求1或2所述的中央管降膜干釜再沸器，其特征在于所述集液堰由倒立漏斗截体和圆环构成，所述倒立漏斗截体下口焊于所述圆环的内圆周上，所述圆环的外圆周焊在所述上器体的内壁上，并略低于所述的液流出口接管。
7.根据权利要求1或2所述的中央管降膜干釜再沸器，其特征在于所述的中央管上口比所述集液堰的倒立漏斗截体的上口高50～150mm。
8.根据权利要求1或2所述的中央管降膜干釜再沸器，其特征在于所述中央管内截面与所述各加热管的内截面之和相等或接近。
9.根据权利要求1或2所述的中央管降膜干釜再沸器，其特征在于所述釜液吸净管的下端呈45°切口并抵着汇汽室浮动封头内壁。
10.根据权利要求1或2所述的中央管降膜干釜再沸器，其特征在于所述再沸器还包括设在所述下器体内管板与浮动管板之间的折流板结构。
全文摘要
用于减压水精馏生产氧－18的中央管降膜干釜再沸器，属于化工换热设备领域。本发明公开了一种中央管降膜干釜再沸器，主要由上、下器体和底封头三部分构成，上器体内有分隔环、圆形挡板和集液堰，集液堰处设有液流出口接管。下器体是一种下端浮动、中央有汽流总管的列管式换热器，管程由管板、加热管、中央管、浮动管板、以及浮动管板与浮动封头形成的汇汽室等组成。降膜导流装置自加热管上口悬挂到加热管内，既可在加热管内上方形成一定高度的液封，又可使进入加热管内的液体流向管壁而呈降膜流动。因此，使用本发明可有效地节省投资、减少操作费用，降低生产成本。
文档编号C01B13/02GK101053696SQ20061007308
公开日2007年10月17日 申请日期2006年4月13日 优先权日2006年4月13日
发明者杨国华 申请人:杨国华