一种适用于富含挥发性有机气体的分段式冷凝换热器的制作方法

文档序号:12402395阅读:565来源:国知局

本实用新型涉及一种冷凝换热器,尤其是涉及一种适用于富含挥发性有机气体的分段式冷凝换热器。



背景技术:

有机物在化工、医药生产中等行业中经常被当做溶剂,一部分有机溶剂在极低的温度下就能挥发成气体,随着环保要求进一步提高,对富含挥发性有机气体也有了更严格的排放标准,对制备过程中所产生的的废气一般会先进行冷凝处理,再进行诸如催化氧化或是多级冷凝回收的净化处理。而冷凝处理若能达到很好的效果,就能极大的减少后续处理量。

冷凝分离法是利用挥发性有机物沸点低的特性,在温度降低后,沸点较高的挥发性有机物冷凝分离出来,该工艺的关键在于提供足够的冷量使有机物冷凝。传统的多台换热器存在的设备和管道不紧凑、系统阻力大等问题。

文献CN 103028269 A中先借上游的冷凝器将大多数的水溶性挥发性有机物分离出来,再的下游设置洒水器利用洒水器对通过的废气气流喷洒水雾,让下游端的冷凝器凝结出更多的水滴吸收水溶性挥发性有机物。该法不适宜于有机物的重复利用。

CN 104390495 A中冷凝换热器主要结构包括冷凝器本体、管内冷却单元和过冷单元,主要是通过隔板将换热管内的蒸汽换热隔在两个筒体单元中各分为两程,确保每一程蒸汽流速基本保持均匀。此种装置的冷凝器并没有凝液回收装置,应用不广泛,尤其不适用与冷凝回收挥发性有机化合物。

CN 103822510 A中主要介绍了多壳程列管式换热器,主要是通过密封隔板将换热区的壳程分割成两个以上的相互独立的壳程换热子区,独立的壳程换热子区设有独立的壳程流体进口和壳程流体出口。此种装置设计对于设备降温或升温温差不大时还适用,但是其密封隔板的简单隔离,并不能减少大温差壳程流体的热交换能量损失,并且此种设备没有凝液收集装置,不适用与有凝液的气体换热。



技术实现要素:

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种适用于富含挥发性有机气体的分段式冷凝换热器。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现:

一种适用于富含挥发性有机气体的分段式冷凝换热器,包括供待冷凝气体流动的管束以及包围管束并供冷流体流动的筒体,该筒体从上到下分为多段筒体单元,每段筒体单元均设有独立的壳程流体入口和壳程流体出口,相邻的两筒体单元之间通过中间隔断层密封连接,相邻两筒体单元之间的管束穿过隔断层并接通。

所述的中间隔断层包括连接管和保温面层,所述的连接管穿过保温面层,并接通相邻两筒体单元之间的管束。连接管也可以采用同样具有隔热能力的高强度保温材料制成,保温面层可以是多层复合结构。

所述的中间隔断层与筒体单元一体式连接。

所述的筒体分为上部筒体单元和下部筒体单元两段,其中,上部筒体单元的壳程流体的温度低于下部筒体单元的壳程流体的温度。

所述的上部筒体单元的壳程流体为常温冷却水,下部筒体单元的壳程流体为低温冷冻水。

所述的下部筒体单元上设有膨胀节。

在所述的筒体的上方安装有与管束接通的气体入口,在筒体的底部还安装有集液罐,集液罐的侧部还设有气体出口,底端设有冷凝液出口。

所述的集液罐内设有远传液位计,在冷凝液出口处还设有气动阀,所述的远传液位计与气动阀均与自动控制系统连接。

所述的管束为直管结构。

本实用新型通过将壳程分为上部筒体单元和下部筒体单元,两个独立的筒体单元分别与管程形成换热分区冷却单元和冷凝单元。上部筒体单元为可以为常温冷却换热筒体单元,下部筒体单元为可以为低温冷凝换热筒体单元,也可以根据实际需要设置上部筒体和下部筒体的换热温差。这样,要冷凝处理的气体先经过冷却单元的常温冷却,部分气体冷凝,并随着不凝性的气体进入冷凝单元进一步冷凝,这样可以通过不凝性气体推动使得凝液收集更快。下部筒体单元中壳程流体为低温冷冻水,此段设有膨胀节,减少冷热液体流动造成的对设备伤害同时能有效的降低挥发性有机物的温度,达到很好的冷凝回收目的。

与现有技术相比,本实用新型具有以下优点:

(1)通过多段壳程的设置,可以实现利用一台换热设备的空间和换热面积达到串联换热设备的目的,有效节约设备成本,能减少设备与管线之间的连接,节约安装成本,同时还能降低因多台冷凝器连用导致的流体阻力,增大冷凝器的传热系数,提高换热效率,能很好的提高挥发性有机物的冷凝回收。

(2)各段壳程之间的流体均有单独的进出口,提高了换热设备的利用范围,此种换热设备可以根据不同的工艺需要改变换热介质的温差,达到换热效果。

(3)提高换热设备的传热系数:本实用新型中间隔断层是包含管束和保温棉层,其中管束与上、下筒体单元的管束相连接,隔断层与上下筒体是一体式的连接方式。中间隔断层可以防止上、下筒体壳程内不同冷流体的渗透以及相互之间的温度影响,避免由于上、下筒体内冷流体温差过大产生会导致其中一种冷流体冻结的现象。中间隔断层中的保温面层能够有效减少上、下筒体内的冷流体之间的传热,减少冷流体的热损失,有效利用冷流体的冷量,提高换热效率。其下部筒体上设置的膨胀节能够防止热胀冷缩对于设备筒体材料的影响,提高设备的使用寿命和利用率。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图;

图中,1-气体入口,2-气体出口,3-冷凝液出口,4-管箱,5-中间隔断层,6-上部筒体壳程,7-下部筒体壳程,8-上部壳程入口,9-上部壳程出口,10-下部壳程入口,11-下部壳程出口,12-膨胀节,13-上部筒体单元,14-下部筒体单元,15-集液罐。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。

实施例1

一种适用于富含挥发性有机气体的分段式冷凝换热器,其结构如图1所示,包括供待冷凝气体流动的呈直管结构的管束以及包围管束并供冷流体流动的筒体,筒体顶端安装有管箱4,管箱4上设置气体入口1,筒体的底端设置有集液罐15,集液罐15的侧部还设有气体出口2,底端设有冷凝液出口3,集液罐15内设有远传液位计,在冷凝液出口3处还设有气动阀,远传液位计与气动阀均与自动控制系统连接。

筒体从上到下分为上部筒体单元13和下部筒体单元14两段,上部筒体单元13的上部筒体壳程6内走常温冷却水,下部筒体单元14的下部筒体壳程7走低温冷冻水,下部筒体单元14上还设有膨胀节12,上部筒体单元13和下部筒体单元14上分别设有独立的壳程流体进出口:从上到下依次分布的上部壳程入口8、上部壳程出口9、下部壳程入口10和下部壳程出口11。

上部筒体单元13和下部筒体单元14之间通过中间隔断层5密封连接,中间隔断层5包括连接管和保温面层,连接管穿过保温面层,并接通相邻两筒体单元之间的管束,中间隔断层5与筒体单元一体式连接。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用实用新型。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改,并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此,本实用新型不限于上述实施例,本领域技术人员根据本实用新型的揭示,不脱离本实用新型范畴所做出的改进和修改都应该在本实用新型的保护范围之内。

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