气体冷凝工艺及设备的制造方法_2

文档序号:8534874阅读:来源:国知局
凝气体进行 冷凝之前,还包含以下步骤:
[0030] 操作者选择串联运行模式或并联运行模式;
[0031] 如操作者选择并联运行模式,则将所述串连的两个冷凝器切换为并连,将所述待 冷凝气体的一部分通入所述两个冷凝器中的其中一个冷凝器中接受冷凝,剩余部分通入另 外一个冷凝器中接受冷凝,得到所述待冷凝气体的液态或固态。
[0032] 在本发明中,如果工艺需要,可将串连的两个冷凝器改为并连,并连的两个冷凝器 适用于峰值流量和紧急排放等场合。
[0033] 优选地,所述待冷凝气体为挥发性的有机物或油气。
[0034] 本发明中的待冷凝气体主要为挥发性有机物或油气,解决现有技术中挥发性有机 物及油气回收利用的问题,关系到环境污染和人体健康,意义重大。
[0035] 优选地,所述两个冷凝器中均包含待冷凝气体换热管,冷源换热管和壳体,且所述 壳体内为换热区;
[0036] 所述待冷凝气体换热管和冷源换热管平行,且所述待冷凝气体换热管和冷源换热 管均位于所述换热区内;
[0037] 所述待冷凝气体换热管中的待冷凝气体通过所述换热区内的缓冲气体与所述冷 源换热管中的冷源进行热交换。
[0038] 本发明中气体冷凝设备中串连的两个冷凝器结构相同,待冷凝气体换热管与冷源 换热管相互独立,并与换热区通过管壁隔开,能够保证在冷凝结束后冷源和缓冲气体不被 污染,可以回收再利用,本发明中的缓冲气体一般使用惰性气体,换热后的缓冲气体可以用 于惰性保护,如用于油罐的呼吸阀,惰性气体替代空气,可减少水分对油气分离的影响,并 进一步降低运行成本等,冷凝后的待冷凝气体的液态或固态也能够方便的收集;待冷凝气 体换热管内的待冷凝气体与冷源换热管内的冷源之间的换热是通过换热区内的缓冲气体 完成的,由于缓冲气体的存在,能够尽量避免因为待冷凝气体与冷源之间由于温差过大而 容易在换热管内结霜。
[0039] 优选地,所述的气体冷凝设备还包含折流板,所述壳体上包含换热后缓冲气体出 口和冷源管程入口;
[0040] 所述冷源管程入口与所述冷源换热管的下端相连,且所述冷源管程入口在所述换 热后缓冲气体出口之上;
[0041] 所述折流板位于所述冷源管程入口与换热后缓冲气体出口之间的换热区内。
[0042] 本发明中将换热后缓冲气体出口的位置设计成低于冷源管程入口的位置,在换热 后缓冲气体出口与冷源管程入口之间的换热区设置折流板,冷的缓冲气体通过折流板流 动,仅与热的待冷凝气体换热管接触,待冷凝气体被冷却,冷的缓冲气体被加热,所以换热 后的缓冲气体离开冷凝器的温度比较高,液氮冷量利用率高。
[0043] 优选地,所述壳体上还包含冷源气体管程出口和冷源气体壳程入口;
[0044] 所述冷源气体管程出口与所述冷源换热管的上端以及冷源气体壳程入口相连。
[0045] 由于换热区内的缓冲气体与冷源换热管中的冷源之间存在温差,冷源进入冷源换 热管后会与缓冲气体换热,缓冲气体吸收冷源的冷能变成冷的缓冲气体,冷源吸收缓冲气 体的热量变成气态流向冷源气体管程出口处,进一步流向与之相连的冷源气体壳程入口进 入壳体内,进一步降低缓冲气体的温度,这样就实现冷源与待冷凝气体之间以缓冲气体为 传热媒介的换热。
[0046] 优选地,所述两个冷凝器中还均包含上气液分离室和下气液分离室;
[0047] 所述上气液分离室和下气液分离室分别位于所述壳体的顶部和底部,且所述上气 液分离室通过所述待冷凝气体换热管与所述下气液分离室相连。
[0048] 上气液分离室和下气液分离室用于将待冷凝气体被冷凝后的液态和气态进行分 离回收排放,当待冷凝气体流量起伏很大时,待冷凝气体会夹带小液滴进入上气液分离室, 此时需要通过上气液分离室将待冷凝气体与小液滴分离,或者从上一级冷凝器预冷后的待 冷凝气体夹带小液滴进入下气液分离室,由于空间扩大,待冷凝气体气体流速减慢,停留时 间较长,小液滴就会与待冷凝气体气体分离,形成冷凝液,冷凝液将沿着待冷凝换热管的管 壁自上而下流入下气液分离室后回收,待冷凝气体中的不凝气体成分将会沿着待冷凝换热 管的管壁自下而上流向上气液分离室后被排入大气。
[0049] 优选地,所述的气体冷凝设备还包含冷凝液收集罐,且所述两个冷凝器中还均包 含不凝气体出口和冷凝液出口;
[0050] 所述冷凝后气体出口与所述上气液分离室相连,所述冷凝液出口与所述下气液分 离室相连,所述下气液分离室与所述冷凝液收集罐相连。
[0051] 冷凝后气体出口与上气液分离室相连,便于冷凝后待冷凝气体中的不凝气体成分 排入大气,冷凝液出口与下气液分离室相连,下气液分离室与冷凝液收集罐相连,便于冷凝 液通过下气液分离室流入冷凝液收集罐后回收。
[0052] 优选地,所述下气液分离室内置气体分布器,且所述下气液分离室上具有待冷凝 气体入口;
[0053] 所述气体分布器与所述待冷凝气体入口相连。
[0054] 下气液分离室内置气体分布器,使得当待冷凝气体进入下气液分离室后能分布均 匀地通过管板进入待冷凝气体换热管进行换热。
[0055] 优选地,所述两个冷凝器还均包含差压计;
[0056] 所述差压计分别与所述待冷凝气体入口和不凝气体出口相连,用于检测所述两个 冷凝器进出口之间的压强差。
[0057] 差压计的设计能够方便的检测出冷凝器进出口之间的压强差,以判断冷凝器是否 已结霜,简单易行。
[0058] 优选地,所述待冷凝气体换热管和冷源换热管均为缠绕式盘管。
[0059] 缠绕式盘管与其周围的缓冲气体接触面积较大,利于管内的待冷凝气体和冷源与 管周围的缓冲气体充分换热。
[0060] 优选地,所述冷源为液氮,所述缓冲气体为氮气。
[0061] 本发明优选冷源和缓冲气体为同一种物质的不同种形态,一方面避免了相互污 染,另一方面在本发明中,由于氮气的焓值远小于液氮的焓值,因此,只要氮气的温度控制 在高于待冷凝气体中各组分熔点的温度,待冷凝气体就不会在待冷凝气体换热管内由于结 霜而堵塞。
【附图说明】
[0062] 图1是根据本发明第一实施方式中气体冷凝工艺流程图;
[0063] 图2是本发明第二实施方式中气体冷凝工艺流程图;
[0064] 图3是本发明第三实施方式中气体冷凝设备示意图。
【具体实施方式】
[0065] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明的各实 施方式进行详细的阐述。然而,本领域的普通技术人员可以理解,在本发明各实施方式中, 为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是,即使没有这些技术细节和基 于以下各实施方式的种种变化和修改,也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方 案。
[0066] 本发明的第一实施方式涉及一种气体冷凝工艺,包含以下步骤:
[0067] 将待冷凝气体依次通入串连的两个冷凝器进行冷凝,得到待冷凝气体的液态或固 态;
[0068] 其中,先将待冷凝气体通入两个冷凝器中的已结霜冷凝器中进行冷却,再将经过 已结霜冷凝器的冷却后,待冷凝气体通入两个冷凝器中的未结霜冷凝器中进行冷凝。
[0069] 具体流程如图1所示。
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