专利名称：苯乙烯急冷器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种苯乙烯急冷器，特别是关于一种用来冷却热气体的急冷器，具体地说，涉及一种用于乙苯脱氢制苯乙烯的急冷器。
背景技术：
苯乙烯是重要的基本有机化工原料，主要作为生产合成塑料、合成橡胶和合成树脂等的原料。急冷器是苯乙烯生产装置的重要设备之一。从乙苯脱氢反应器出来的脱氢气经过组合换热器后温度降至120℃，为防止聚合，在急冷器内脱氢气温度被极迅速地降到露点温度，跨过苯乙烯易聚合温度区域。因此，急冷器的急冷效果不好将易引起苯乙烯聚合，堵塞管道，影响装置的正常开车，同时造成脱氢气的饱和温度过高，增加其后主冷器及尾气压缩机的负荷。
目前苯乙烯工业装置的急冷器采用的简单直线型分布器和液体通过分布短管或小孔雾化，普遍存在急冷效果欠佳、易堵塞等问题，影响后续工段的进行。造成目前急冷器急冷效果不理想的主要原因是液体通过分布短管或小孔后雾化不好，影响了汽液的传热传质效果。同时急冷水来自油水分离器，其中含有少量的苯乙烯，高温聚合使得分布器上短管或小孔堵塞。随着苯乙烯生产规模的不断扩大，急冷器的直径也随之增大，直线型分布器上短管或小孔雾化效果差的弊端将愈加突出。因此开发设计新型抗堵塞的急冷设备是十分必要的。
中国专利CN1155650A中公开了一种急冷器，该急冷器包括一个圆筒形的壳套。该壳套通过一个气体入口连接件与热气管连接，通过一个气体出口连接件与冷气管相连，该壳套还具有一个喷水装置，套内流动所经过的横切面的充填柱安装在喷水装置的下游。该专利中由于急冷器同样采用简单直线型分布器和液体通过分布短管雾化，因此急冷效果仍欠佳，且易发生堵塞等问题，影响汽液传热传质效果。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是现有技术的急冷器存在急冷效果欠佳，影响汽液传热传质效果的缺点，提供一种新的急冷器。该急冷器具有急冷效果好，汽液传热传质好的特点。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案如下一种苯乙烯急冷器，包括急冷器入口2、圆筒形壳体1和急冷器出口3，在圆筒形壳体1上连接有一个伸入圆筒形壳体内的急冷液体雾化装置，雾化装置包括急冷液体进口管4、急冷液体分布管5、雾化喷嘴6、圆弧型分布管保护挡板7、冷却水喷出小孔8、定位槽9和分布器定位法兰10，其中雾化喷嘴6位于急冷液体分布管5上朝向急冷器出口3一侧，同一排两个雾化喷嘴6中心线夹角α为0～60°；圆弧型分布管保护挡板7位于急冷液分布管5朝向急冷器入口2一侧，与急冷液分布管5间保持1～100毫米的间隙，在急冷液分布管5面对圆弧型分布管保护挡板7一侧开有冷却水喷出小孔8；雾化装置的两端分别通过分布器定位槽9和分布器定位法兰10固定在圆筒形壳体1上。
上述技术方案中，急冷液分布管上有1～20排喷嘴，优选方案2～8排喷嘴；圆弧型分布管保护挡板7与急冷液分布管5间保持5～20毫米的间隙；冷却水喷出小孔8有1～20个，优选方案2～5个，喷出小孔的直径为喷嘴直径的1/4～1/8，冷却水喷出小孔8均匀分布于急冷液分布管5上，朝向急冷器入口2一侧。液体雾化装置的操作压力0.10～0.5MPa，急冷液体流量0.8～5.0米3/小时，雾化喷嘴的喷射角度为100～170°，喷射液体雾化粒度为200～380微米。
本实用新型提供的苯乙烯急冷器用于高温气体的冷却，可防止急冷器堵塞，可以将120℃的脱氢气降至72～68℃，径向温差小于5℃。抗堵塞苯乙烯急冷器由于在分布管的脱氢气流动方向设置圆弧型分布管保护挡板，并在液体分布管上开设冷却水喷出小孔，使少量急冷水从小孔喷射到圆弧型分布管保护挡板上，降低液体分布管上游局部区域的温度，使分布管内的急冷水温度低于苯乙烯的聚合温度，从而避免了分布管内急冷水中苯乙烯聚合堵塞分布短管和喷嘴，保证喷嘴的雾化效果。新型抗堵塞苯乙烯急冷器由一个高温脱氢气通过的圆筒壳体1，以及一个液体的雾化装置构成，见图1。从组合换热器来的120℃脱氢气通过急冷器的进口2，与来自急冷液体雾化装置的急冷液体均匀接触，降至72～68℃后，从出口3离开急冷器。新型高效急冷器中的急冷液体雾化装置包括液体进口管4，液体分布管5，液体雾化喷嘴6，圆弧型分布管保护挡板7，冷却水喷出小孔8，分布器定位槽9和分布器定位法兰10。
当工艺条件和设备几何参数一定时，传热传质性能取决于喷嘴的形式、喷嘴的布置及运行参数。因此要保证急冷器内汽液的传热传质效果，关键的技术是喷嘴和喷嘴的布置。针对急冷器的工作特点，要求喷嘴应具有理想的雾化效果，喷嘴的布置均匀、位置对称，急冷器要操作稳定，不易堵塞，制造容易，安装、检修方便。
本实用新型的液体分布管5采用简单直线型分布器，尽量减少于热气体接触的面积，见图2。为保证分布器喷淋点的覆盖区域，分布器上的喷嘴可按一定角度α并排或错排布置，见图3和见图4，α的值可根据试验或计算获得，α＝0～60°。
本实用新型在分布管的脱氢气流动方向设置圆弧型分布管保护挡板，保护挡板到分布管距离不宜太大，否则降温所需急冷水较多，影响从喷嘴喷出的水量。在液体分布管上开设冷却水喷出小孔，使少量急冷水从小孔喷射到圆弧型分布管保护挡板上，降低分布管保护挡板到液体分布管局部区域的温度。分布管上均匀开设小孔，小孔的直径为喷嘴孔径的1/4～1/8。
图1为本实用新型抗堵塞苯乙烯急冷器结构图。
图2为液体雾化装置结构图。
图3为液体雾化装置分布器上喷嘴的排布方式(对排)。
图4为液体雾化装置分布器上喷嘴的排布方式(错排)。
在图1、图2、图3、图4中，1为苯乙烯急冷器圆筒壳体，2为急冷器进口，3为出口，4为急冷液体进口管，5为急冷液体分布管，6为急冷液体雾化喷嘴，7为圆弧型分布管保护挡板，8为冷却水喷出小孔，9为分布器定位槽，10为分布器定位法兰。D是急冷器筒体的直径，L是急冷器筒体的长度，1是圆弧型保护挡板与分布管的间距，d是冷却水喷出小孔的直径，α是同一排两个雾化喷嘴中心线夹角。
下面通过实施例对本实用新型作进一步的阐述。
具体实施方式
实施例16万吨/年的苯乙烯装置，采用图1所示的新型抗堵塞急冷器，它的筒体直径D＝1000毫米，长度L＝6000毫米，喷嘴5个，喷嘴的安装的角度α＝0。，喷射角度为160°，液体雾化粒度为200微米，圆弧型保护挡板与分布管间距1＝10毫米，冷却水喷出小孔2个，小孔直径d＝0.5毫米，急冷液体流量1.2米3/小时，急冷液体进口温度45℃，急冷液体雾化装置的操作压力0.28MPa。通过实验和计算表明脱氢气通过本新型高效急冷器，其温度从120℃均匀降至68℃，符合苯乙烯工艺要求。
比较例1某苯乙烯装置的的工艺条件和急冷器结构参数均与实施例1相同，不同之处是急冷液体雾化装置采用目前工业装置使用的分布器和液体通过分布短管雾化，在装置运行一定时间后，急冷器堵塞。脱氢气通过急冷器，其温度从120℃均匀降至95℃，不能达到苯乙烯工艺要求。
实施例214万吨/年的苯乙烯装置，采用图1所示的新型抗堵塞急冷器，它的筒体直径D＝1600毫米，长度L＝6000毫米，喷嘴10个，喷嘴的安装的角度α＝60°，喷射角度为105°，液体雾化粒度为380微米，圆弧型保护挡板与分布管间距1＝15毫米，冷却水喷出小孔4个，小孔直径d＝0.8毫米，急冷液体流量2.5米3/小时，急冷液体进口温度45℃，急冷液体雾化装置的操作压力0.5MPa。通过实验和计算表明脱氢气通过本新型高效急冷器，其温度从120℃均匀降至69℃，符合苯乙烯工艺要求。
比较例2某苯乙烯装置的的工艺条件和急冷器结构参数均与实施例2相同，不同之处是急冷液体雾化装置采用目前工业装置使用的分布器和液体通过分布短管雾化，在装置运行一定时间后，急冷器堵塞。脱氢气通过急冷器，其温度从120℃均匀降至98℃，不能达到苯乙烯工艺要求。
实施例36万吨/年的苯乙烯装置，采用图1所示的新型抗堵塞急冷器，它的筒体直径D＝1000毫米，长度L＝6000毫米，喷嘴4个，喷嘴的安装的角度α＝45°，喷射角度为120°，液体雾化粒度为280微米，圆弧型保护挡板与分布管间距1＝8毫米，冷却水喷出小孔2个，小孔直径d＝0.5毫米，急冷液体流量1.2米3/小时，急冷液体进口温度45℃，急冷液体雾化装置的操作压力0.35MPa。通过实验和计算表明脱氢气通过本新型高效急冷器，其温度从120℃均匀降至68℃，符合苯乙烯工艺要求。
比较例3某苯乙烯装置的的工艺条件和急冷器结构参数均与实施例1相同，不同之处是急冷液体雾化装置采用目前工业装置使用的分布器和液体通过分布短管雾化，在装置运行一定时间后，急冷器堵塞。脱氢气通过急冷器，其温度从120℃均匀降至92℃，不能达到苯乙烯工艺要求。
权利要求1.一种苯乙烯急冷器，包括急冷器入口(2)、圆筒形壳体(1)和急冷器出口(3)，在圆筒形壳体(1)上连接有一个伸入圆筒形壳体内的急冷液体雾化装置，其特征在于雾化装置包括急冷液体进口管(4)、急冷液体分布管(5)、雾化喷嘴(6)、圆弧型分布管保护挡板(7)、冷却水喷出小孔(8)、定位槽(9)和分布器定位法兰(10)，其中雾化喷嘴(6)位于急冷液体分布管(5)上朝向急冷器出口(3)一侧，同一排两个雾化喷嘴(6)中心线夹角α为0～60°；圆弧型分布管保护挡板(7)位于急冷液分布管(5)朝向急冷器入口(2)一侧，与急冷液分布管(5)间保持1～100毫米的间隙，在急冷液分布管(5)面对圆弧型分布管保护挡板(7)一侧开有冷却水喷出小孔(8)；雾化装置的两端分别通过分布器定位槽(9)和分布器定位法兰(10)固定在圆筒形壳体(1)上。
2.根据权利要求1所述苯乙烯急冷器，其特征在于急冷液分布管(5)上有1～20排喷嘴。
3.根据权利要求2所述的苯乙烯急冷器，其特征在于急冷液分布器(5)上有2～8排喷嘴。
4.根据权利要求1所述的苯乙烯急冷器，其特征在于圆弧型分布管保护挡板(7)与急冷液分布管(5)间保持5～20毫米的间隙。
5.根据权利要求1所述的苯乙烯急冷器，其特征在于冷却水喷出小孔(8)有1～20个，喷出小孔的直径为喷嘴直径的1/4～1/8。
6.根据权利要求5所述的苯乙烯急冷器，其特征在于冷却水喷出小孔(8)有2～5个。
7.根据权利要求1所述的苯乙烯急冷器，其特征在于冷却水喷出小孔(8)均匀分布于急冷液分布管(5)上，朝向急冷器入口(2)一侧。
8.根据权利要求1所述的苯乙烯急冷器，其特征在于液体雾化装置的操作压力0.10～0.5MPa，急冷液体流量0.8～5.0米3/小时。
9.根据权利要求1所述的苯乙烯急冷器，其特征在于雾化喷嘴的喷射角度为100～170°，喷射液体雾化粒度为200～380微米。
专利摘要本实用新型涉及一种苯乙烯急冷装置，主要解决目前工业装置中存在的苯乙烯急冷器孔道堵塞，急冷液体不能均匀分布，导致苯乙烯急冷器急冷效果不好的问题。本实用新型通过在急冷器液体分布管正面增设圆弧型挡板，并喷射一定量的液体降温，使分布管内液体保持在苯乙烯聚合温度以下，较好地解决了急冷器因苯乙烯聚合引起的堵塞问题，可用于苯乙烯生产过程中脱氢气的急冷工业生产中。
文档编号C07C15/00GK2747222SQ20042010789
公开日2005年12月21日 申请日期2004年10月29日 优先权日2004年10月29日
发明者钟思青, 邵百祥, 刘星, 刘国强, 徐依菡 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院