一种二氧化碳液化装置及采用其生产二氧化碳的工艺的制作方法

本发明涉及二氧化碳生产技术领域，特别是涉及一种二氧化碳液化装置及采用其生产二氧化碳的工艺。

背景技术：

二氧化碳是一种可利用的宝贵资源，用途极其广泛，包括冷藏易腐败的食品(固态)、作致冷剂(液态)和制造碳化软饮料(气态)等等。目前在生产二氧化碳的工艺流程中，液化工序采用的液化器均为立式列管换热器或者卧式列管换热器，其中，由于相同单位体积内卧式列管换热器的换热面积大于立式列管换热器，因此，卧式列管换热器的换热效率优于立式列管换热器，但是，卧式列管换热器存在体积大、占用空间大的问题。

综上所述，如何提升立式列管换热器的换热效率，是本领域技术人员急需解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种二氧化碳液化装置及采用其生产二氧化碳的工艺，解决了现有立式列管换热器的换热效率较低的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种二氧化碳液化装置，包括立式列管换热器，所述立式列管换热器包括外壳、上隔板、上管板、下管板、下隔板、若干个外换热管和若干个内换热管，所述上隔板、所述上管板、所述下管板和所述下隔板由上到下依次设置在所述外壳的内腔内，且所述上隔板、所述上管板、所述下管板和所述下隔板将所述内腔分隔成第一隔腔、第二隔腔、第三隔腔、第四隔腔和第五隔腔，所述外壳上设置有与所述第一隔腔连通的第二进液口、与所述第二隔腔连通的进气口、与所述第三隔腔上部连通的第一出液口、与所述第三隔腔下部连通的第一进液口、与所述第四隔腔连通的排液口、以及与所述第五隔腔连通的第二出液口，若干个内换热管平行固接在所述上隔板和所述下隔板之间，且所述内换热管将所述第一隔腔与所述第五隔腔之间连通，若干个外换热管平行固接在所述上管板和所述下管板之间，且若干个外换热管一一对应套设在若干个内换热管的外部，且所述外换热管将所述第二隔腔和所述第四隔腔连通。

进一步地，所述内换热管包括由上到下依次连接的第一直管部、螺纹管部和第二直管部，所述螺纹管部容置于所述外换热管内，所述第一直管部的上端连接在所述上隔板上，所述第二直管部的下端连接在所述下隔板上。

更进一步地，所述外壳包括由上到下依次设置的上封头、上筒体、主筒体、下筒体和下封头。

更进一步地，所述上封头的下端设置有第一法兰，所述上筒体的上端设置有与所述第一法兰相配合的第二法兰，所述上筒体的下端设置有第三法兰，所述主筒体的上端设置有与所述第三法兰相配合的第四法兰，所述主筒体的下端设置有第五法兰，所述下筒体的上端设置有与所述第五法兰相配合的第六法兰，所述下筒体的下端设置有第七法兰，所述下封头的上端设置有与所述第七法兰相配合的第八法兰。

更进一步地，所述上隔板密封连接在所述第一法兰和所述第二法兰之间，所述上管板密封连接在所述第三法兰和所述第四法兰之间，所述下管板密封连接在所述第五法兰和所述第六法兰之间，所述下隔板密封连接在所述第七法兰和所述第八法兰之间。

更进一步地，所述上隔板的上表面与所述第一法兰的下表面之间设置有密封垫，所述上隔板的下表面与所述第二法兰的上表面之间设置有所述密封垫。

更进一步地，所述密封垫包括本体，所述本体的上表面上设置有第一环形凸起和第二环形凸起，所述第二环形凸起位于所述第一环形凸起的径向外侧，所述本体的下表面上设置有第三环形凸起和第四环形凸起，所述第四环形凸起位于所述第三环形凸起的径向外侧。

更进一步地，所述密封垫内设置有骨架，所述骨架的第一延伸部向所述第一环形凸起内延伸，所述骨架的第二延伸部向所述第二环形凸起内延伸，所述骨架的第三延伸部向所述第三环形凸起内延伸，所述骨架的第四延伸部向所述第四环形凸起内延伸。

更进一步地，所述立式列管换热器还包括若干个折流板，若干个折流板错位设置在所述第三隔腔内。

本发明的另一目的是提供一种采用上述的二氧化碳液化装置生产二氧化碳的工艺，气体二氧化碳从外壳上的进气口进入第二隔腔内，随后气体二氧化碳进入外换热管内壁与内换热管外壁之间的冷却通道进行冷却，使得气体二氧化碳被冷却为液态二氧化碳，然后液态二氧化碳流入第四隔腔并通过与第四隔腔连通的排液口排出；与此同时，一路冷却液通过外壳上的第一进液口进入第三隔腔与外换热管进行热交换，最后从外壳上的第一出液口排出，而另一路冷却液则通过外壳上的第二进液口进入第一隔腔，然后流经若干个内换热管与若干个内换热管进行热交换，最后流入第五隔腔并通过与所述第五隔腔连通的第二出液口排出。

由上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：

本发明中，外换热管与内换热管同时对气体二氧化碳进行冷却，大大增加了换热面积，从而提升了本立式列管换热器的换热效率。

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的详细说明。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1中的a处的放大结构示意图。

图3为图1中的b处的放大结构示意图。

图4为图2中的c处的放大结构示意图。

图5为本发明的密封垫的剖视结构示意图。

图6为本发明的内换热管的结构示意图。

附图标记说明：外壳1、内腔11、第一隔腔111、第二隔腔112、第三隔腔113、第四隔腔114、第五隔腔115、主筒体12、第一出液口121、第一进液口122、第四法兰123、第五法兰124、上封头13、第二进液口131、第一法兰132、第五环形槽1321、第六环形槽1322、上筒体14、进气口141、第二法兰142、第七环形槽1421、第八环形槽1422、第三法兰143、下筒体15、排液口151、第六法兰152、第七法兰153、下封头16、第二出液口161、第八法兰162、上隔板2、第一环形槽21、第二环形槽22、第三环形槽23、第四环形槽24、上管板3、下管板4、下隔板5、外换热管6、内换热管7、螺纹管部71、第一直管部72、第二直管部73、折流板8、密封垫9、本体91、第一环形凸起92、第二环形凸起93、第三环形凸起94、第四环形凸起95、骨架96、第一延伸部961、第二延伸部962、第三延伸部963、第四延伸部964。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

下面参考图1至图6对本发明作进一步说明，如图1所示的一种二氧化碳液化装置，包括立式列管换热器，立式列管换热器包括外壳1、上隔板2、上管板3、下管板4、下隔板5、若干个外换热管6、若干个内换热管7和若干个折流板8，上隔板2、上管板3、下管板4和下隔板5由上到下依次设置在外壳1的内腔11内，且上隔板2、上管板3、下管板4和下隔板5将内腔11分隔成第一隔腔111、第二隔腔112、第三隔腔113、第四隔腔114和第五隔腔115，外壳1上设置有与第一隔腔111连通的第二进液口131、与第二隔腔112连通的进气口141、与第三隔腔113上部连通的第一出液口121、与第三隔腔113下部连通的第一进液口122、与第四隔腔114连通的排液口151、以及与第五隔腔115连通的第二出液口161，若干个内换热管7平行固接在上隔板2和下隔板5之间，且内换热管7将第一隔腔111与第五隔腔115之间连通，若干个外换热管6平行固接在上管板3和下管板4之间，且外换热管6将第二隔腔112和第四隔腔114连通，若干个外换热管6一一对应套设在若干个内换热管7的外部，外换热管6内壁与内换热管7外壁之间的冷却通道，若干个折流板8错位设置在第三隔腔113内。

如图1、图6所示，内换热管7包括由上到下依次连接的第一直管部72、螺纹管部71和第二直管部73，螺纹管部71容置于外换热管6内，第一直管部72的上端连接在上隔板2上，第二直管部73的下端连接在下隔板5上，螺纹管部71的设置增大了内换热管7的换热面积，从而提升了换热效率。

如图1所示，外壳1包括由上到下依次设置的上封头13、上筒体14、主筒体12、下筒体15和下封头16。

如图2、图3所示，上封头13的下端设置有第一法兰132，上筒体14的上端设置有与第一法兰132相配合的第二法兰142，上筒体14的下端设置有第三法兰143，主筒体12的上端设置有与第三法兰143相配合的第四法兰123，主筒体12的下端设置有第五法兰124，下筒体15的上端设置有与第五法兰124相配合的第六法兰152，下筒体15的下端设置有第七法兰153，下封头16的上端设置有与第七法兰153相配合的第八法兰162，上隔板2密封连接在第一法兰132和第二法兰142之间，上管板3密封连接在第三法兰143和第四法兰123之间，下管板4密封连接在第五法兰124和第六法兰152之间，下隔板5密封连接在第七法兰153和第八法兰162之间。

如图4所示，上隔板2的上表面与第一法兰132的下表面之间设置有密封垫9，上隔板2的下表面与第二法兰142的上表面之间设置有密封垫9，密封垫9包括本体91，本体91的上表面上设置有第一环形凸起92和第二环形凸起93，第二环形凸起93位于第一环形凸起92的径向外侧，本体91的下表面上设置有第三环形凸起94和第四环形凸起95，第四环形凸起95位于第三环形凸起94的径向外侧，第一法兰132的下表面上设置有与第一环形凸起92相配合的第五环形槽1321、以及与第二环形凸起93相配合的第六环形槽1322，上隔板2的上表面上设置有与第三环形凸起94相配合的第一环形槽21、以及与第四环形凸起95相配合的第二环形槽22，上隔板2的下表面上设置有与第一环形凸起92相配合的第三环形槽23、以及与第二环形凸起93相配合的第四环形槽24，第二法兰142的上表面上设置有与第三环形凸起94相配合的第七环形槽1421、以及与第四环形凸起95相配合的第八环形槽1422，上述结构形成迷宫式密封结构，密封效果较好。

优选的，如图4所示，密封垫9内设置有骨架96，骨架96的第一延伸部961向第一环形凸起92内延伸，骨架96的第二延伸部962向第二环形凸起93内延伸，骨架96的第三延伸部963向第三环形凸起94内延伸，骨架96的第四延伸部964向第四环形凸起95内延伸，起到支撑的作用，从而使得密封效果更好。

另外，上管板3与第三法兰143和第四法兰123之间的密封结构、下管板4与第五法兰124和第六法兰152之间的密封结构、以及下隔板5与第七法兰153和第八法兰162之间的密封结构均与上隔板2与第一法兰132和第二法兰142之间的密封结构相同。

一种采用上述二氧化碳液化装置生产二氧化碳的工艺，气体二氧化碳从外壳1上的进气口141进入第二隔腔112内，随后气体二氧化碳进入外换热管6内壁与内换热管7外壁之间的冷却通道进行冷却，使得气体二氧化碳被冷却为液态二氧化碳，然后液态二氧化碳流入第四隔腔114并通过与第四隔腔114连通的排液口151排出；与此同时，一路冷却液通过外壳1上的第一进液口122进入第三隔腔113与外换热管6进行热交换，最后从外壳1上的第一出液口121排出，而另一路冷却液则通过外壳1上的第二进液口131进入第一隔腔111，然后流经若干个内换热管7与若干个内换热管7进行热交换，最后流入第五隔腔115并通过与第五隔腔115连通的第二出液口161排出，外换热管6与内换热管7同时对气体二氧化碳进行冷却，大大增加了换热面积，从而提高了换热效率。

其中，冷却液为液氨或氟利昂。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。