脱醇塔冷凝器的制作方法

本实用新型涉及乙二醇生产装置技术领域，尤其涉及一种脱醇塔冷凝器。

背景技术：

在乙二醇生产装置中有很多反应需要在真空条件下操作，当真空度要求较高时，一般多采用多级蒸汽喷射器系统抽真空，蒸汽喷射器是利用喷嘴获得高速蒸汽，工艺气体被抽出并与蒸汽形成混合物，再进入下一级蒸汽喷射器，在这两级抽真空装置之间，设置换热器可以将蒸汽冷凝，而工艺气体则不凝，进入下一次喷射器。在整个抽真空的过程中，影响抽气量的最重要的因素之一就是系统的压降。如果系统的压降过大，则抽气量降低，为了达到目的，就需要加大蒸汽流量。所以，如果系统阻力过大，则需要耗费更多的蒸汽，致使能耗过大，因此在系统设计中要尽量降低各级蒸汽喷射器之间的阻力损失。而换热器在各级喷射器间的阻力损失中占了相当大的比重，因此减小换热器的阻力损失成为系统设计的重点。

脱醇塔冷凝器由于壳程的真空度高，压力低(绝压仅为18KPa)，密度小，所以体积流量很大，若采用普通的换热设备(设有折流板)则容易造成阻力大、流速高、压降大，并且容易形成振动，致使设备在运行中被损坏，降低设备的安全稳定性。另一方面该冷凝器中的冷凝侧介质由于密度低，介质本身的导热系数低，散热管传热效果差，造成设备体积过大。

综上，亟需一种阻力损失小、压降小、传热效率高、体积适中、不易振动的脱醇塔冷凝器，以解决上述问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种阻力损失小、压降小、传热效率高、体积适中、不易振动的脱醇塔冷凝器。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种脱醇塔冷凝器，包括呈卧式结构的壳体，所述壳体的两端固定有管板，所述管板上穿设有波纹管管束；所述管板的外侧固接有封头，其中一端的封头顶部设有管程液入口，另一端的封头底部设有管程液出口；所述壳体中间段的顶部设有壳程进气口，底部设有冷凝液出口，一侧设有不凝气出口；所述壳体内部固设有若干平行于管板的支撑板，所述波纹管管束穿过所述支撑板。

作为一种脱醇塔冷凝器的优选方案，所述壳体为X型壳体，且壳体中间段的直径大于其两端的直径。

作为一种脱醇塔冷凝器的优选方案，所述壳体内部不凝气出口的上方水平设置有长挡板，用于将不凝气与冷凝液隔开。

作为一种脱醇塔冷凝器的优选方案，所述长挡板与壳体连接处设置有不锈钢密封条，用于防止冷凝液漏流。

作为一种脱醇塔冷凝器的优选方案，所述不凝气出口处设置有挡液板，所述挡液板上开设有通气孔。

作为一种脱醇塔冷凝器的优选方案，每个所述支撑板的面积小于管板的面积，且所述支撑板在壳体内间隔错开布置。

作为一种脱醇塔冷凝器的优选方案，所述支撑板的下部设有导液口，用于使冷凝液流向冷凝液出口。

作为一种脱醇塔冷凝器的优选方案，所述波纹管管束的布管间距大于38毫米。

作为一种脱醇塔冷凝器的优选方案，所述波纹管由铜、钛或不锈钢材料制 成。

本实用新型的有益效果为：

(1)阻力损失小。由于壳体内部不设折流板，只有支撑板，支撑板的作用只是用来支撑波纹管，并不会使流体发生折流，流体在壳体内部不经过一系列的折流过程，只经过一次横掠管束，所以气体冷凝过程中的阻力损失小、压降小，从而节约了蒸汽的用量，降低了能源消耗，减少了污染物的排放。

(2)不易发生振动。真空气体因为压力低，密度小，所以流速一般很高，流体在流速高的情况下极易发生振动，该脱醇塔冷凝器内部气体流通面积大，流速低，气体沿管长方向均匀分布、冷凝，不经过折流板的折流过程，不易发生振动。

(3)气-液分离效果好。该脱醇塔冷凝器的侧面设置有不凝气出口，且壳体内部流速低，不凝气出口不容易携带液体，实现很好的气液分离，冷凝器后可不再设置分离罐，降低了设备投资费用。另外回流液温度高可以降低塔的热负荷，减小塔底重沸器的负荷，起到节能的作用。

(4)传热系数高，除垢、防垢能力强。波纹管可以提高管、壳程的传热系数。管内为循环水，大小连续变换的截面可以使管内循环水实现充分湍流，减薄层流底层，使管内传热系数大大增强。管外为气体冷凝，冷凝液在重力作用下聚集在波纹管的波谷位置使其快速的滴落，从而减薄了冷凝的液膜厚度，使传热系数提高。因为管内外传热都得到了增强，使换热器的总传热系数增大。同时波纹管在温差应力的作用下，还具有除垢和防垢污的功能，可以有效的起到延缓结垢的作用。

(5)设备体积小、成本低。与普通真空冷凝器相比，该脱醇塔冷凝器采用了特殊结构，其阻力损失明显减小，设备体积和换热面积也大大减小，从而节 省了设备原材料，降低了制作成本及运行、维护费用，具有较好的经济效益和社会效益。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对本实用新型实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本实用新型实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施方式提供的脱醇塔冷凝器的主视结构示意图。

图2是本实用新型实施方式提供的脱醇塔冷凝器的侧视结构示意图。

图3是本实用新型实施方式提供的脱醇塔冷凝器的内部结构示意图。

图中：

1、壳体；2、管板；3、波纹管；4、封头；5、支撑板；6、长挡板；7、挡液板；a、管程液入口；b、管程液出口；c、壳程进气口；d、冷凝液出口；e、不凝气出口。

具体实施方式

为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实施方式提供了一种优选的脱醇塔冷凝器，可用于乙二醇、丙二醇、丁二醇等化工品的生产。该脱醇塔冷凝器包括呈卧式结构的壳体1，壳 体1的两端固定有管板2，管板2上穿设有波纹管3管束；管板2的外侧固接有封头4，其中一端的封头4顶部设有管程液入口a，另一端的封头4底部设有管程液出口b，这里的管程液体为冷却水，用于通过热交换使壳体1内的气体冷凝；壳体1中间段的顶部设有壳程进气口c，底部设有冷凝液出口d，一侧设有不凝气出口e，壳体1内的冷凝气体通过冷却液化从冷凝液出口d流出，不凝气体由不凝气出口e抽出；壳体1内部还固设有若干平行于管板2的支撑板5，波纹管3管束穿过支撑板5。

进一步地，本实用新型壳体1为X型壳体，其特点是纯壳侧错流，壳体中不使用横向折流板。X型壳体在中央装有接管，壳侧流体被分成多股，每股流过管束后从底部的接管离开冷凝器；与其它类型的壳体相比，X型壳体的壳侧压降最低，适合用于气体加热、冷却和真空冷凝。本实用新型由于壳体1内不设折流板，波纹管3靠支撑板5支撑，支撑板5不起到折流的作用，流体在壳体1内部不经过一系列的折流过程，壳程工艺气体沿管束上部进入管束，然后经过一次横掠管束的换热，因此壳程气体冷凝过程中的压降很小。

作为优选，本实用新型壳体1中间段的直径大于其两端及封头4的直径，即壳体1呈中间鼔、两头小的结构，该设计一方面能够减小冷凝器整体尺寸，一方面又增大了壳体1的内部空间，有利于减小换热过程的阻力损失，同时能使冷凝气体得到充分冷凝。

进一步地，本实施方式中波纹管3可以采用焊接或胀接的方式固定在管板2上。由于本实用新型的脱醇塔冷凝器采用了高效换热元件——波纹管，其内连续变化的流通面积，使管内循环水的流速不断发生变化，这样可以打破循环水的层流状态，使其达到充分的湍流状态，或减薄层流底层，使管内传热系数得到很大的提高。而壳程的冷凝液在表面张力的作用下，更容易聚集在波谷位置 而迅速滴落，减薄了管外壁的冷凝液膜的热阻，从而使管外冷凝传热得到增强。因为管内外的传热同时得到了强化，所以该换热器的传热系数与普通光管相比可提高2-4倍，换热面积可节省1/3-1/2，在节约了钢材用量的同时，也降低了运行和检修的费用，经济效益明显。

优选地，本实施方式波纹管3的材料为强度高、耐腐蚀性好、导热优良的不锈钢，且可根据具体工况适当增大管间距，例如可采用38毫米以上的管间距，该间距明显大于普通换热器的布管间距，从而有效减小了气体的阻力损失和冷凝过程中的振动。另外，采用不锈钢材料，加之流体湍流状态的强烈扰动，使得污垢不易在波纹管3表面堆积；而且即使结垢，在温差应力的作用下，垢层和金属的线膨胀系数相差很大，污垢与波纹管3表面之间将产生一个较大的拉脱力，使得垢片开裂、脱落，即具有自动除垢的功能。当然，在其它情况下，波纹管的材质也可以选用性能较好的铜或钛合金等材料。

作为优选，壳体1内不凝气出口e的上方还水平设置有长挡板6，长挡板6的长度贯穿整个管束，宽度延伸至管束中心位置，其作用在于将不凝气与冷凝液隔开，防止冷凝气体未经换热直接由不凝气出口e排出。而且，长挡板6与壳体1连接处设置有不锈钢密封条，进一步保证了冷凝液沿着预设的流道冷凝，不会出现漏流现象。此外，不凝气出口e处设置有挡液板7，挡液板7上开设有通气孔，该结构有效阻挡了冷凝液从不凝气出口e流出。

作为优选，本实施方式每个支撑板5的面积小于管板2的面积，且支撑板5在壳体1内间隔错开布置。具体地，可将管板2横向划分为左中右三个部分，而支撑板5的结构分别与左侧板、中间板和右侧板相同，并且左侧支撑板5、中间支撑板5、右侧支撑板5沿管束轴向依次间隔交替排布。该设计使支撑板5既能对波纹管3起到均匀可靠的支撑作用，又不阻碍流体的流动，有效减小了设 备的压力损失。同时，支撑板5的下部还设有导液口，用于使冷凝液沿导液口流至冷凝液出口d并及时排出，不再参与换热，避免冷凝液温度进一步降低。

本申请的脱醇塔冷凝器通过特殊的结构设计，降低了设备的阻力损失，从而减少了蒸汽喷射器所需蒸汽的用量，减少蒸汽用量即节约了热能。由于生产蒸气一般采用的方法为燃烧煤或天然气，所以本申请大大节约了煤或天然气的使用量，同时减少了污染物和温室气体的排放。另外，该脱醇塔冷凝器的体积适中，减少了材料的用量，降低了制造费用及能源消耗，社会效益明显。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。