本发明涉及数据化工技术领域，具体涉及一种降低预分馏塔塔顶丙烯损失的换热器。
背景技术：
脱甲烷预分馏塔塔顶部上升气体，在塔顶冷凝器中被脱甲烷塔塔底流出物冷凝，冷剂流量由控制吸热后经控制阀控制返回乙烯精馏塔，(注：开车时用来自脱甲烷塔底蒸发器的乙烯冷剂代替脱甲烷塔来的塔底冷剂)液体靠重力流返回到脱甲烷预分馏塔顶部。在脱甲烷预分馏塔顶冷凝器中未被冷凝的气体直接送往脱甲烷进料接触塔。脱甲烷进料接触塔的主要作用：将全部碳三组分和部分碳二组分冷凝，减少脱甲烷预分馏塔塔顶丙烯损失。现有的换热器在对甲烷和丙烯混合气体进行冷却时，丙烯的损耗过大，为此，本发明提供了一种降低预分馏塔塔顶丙烯损失的换热器，以至少部分地解决上述问题。
技术实现要素：
在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施例部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
为了克服现有技术中存在的问题，本发明提供一种降低预分馏塔塔顶丙烯损失的换热器，其包括第一反应罐、第二反应罐和第三反应罐，在所述第一反应罐、所述第二反应罐和所述第三反应罐中间分别设置有第一反应腔、第二反应腔和第三反应腔；第一通气管道连通反应第一反应腔和反应第二反应腔，所述第一通气管道上设有第一控制阀，所述第一控制阀控制反应第一通气管道的通断；第二通气管道连通反应第二反应腔和反应第三反应腔，所述第二通气管道上设有第二控制阀，所述第二控制阀控制反应第二通气管道的通断；第三通气管道连通所述第一反应腔和所述第三反应腔，所述第三通气管道上设有第三控制阀，所述第三控制阀控制所述第三通气管道的通断；所述第一反应罐、所述第二反应罐和所述第三反应罐上方分别设有第一变压装置、第二变压装置和第三变压装置，变压装置包括换气装置和储气仓；所述换气装置用于将储气仓内的气体释放到反应腔内或将反应腔内的气体吸进所述储气仓中；
所述换热器还包括控制装置，所述控制装置包括控制器和传感组，所述控制器根据所述传感器组传回的电信号选择对应的控制逻辑，所述控制器通过控制被控元件以实现逻辑控制；
混合气体依次进入所述第一反应腔、所述第二反应腔和所述第三反应腔与腔室内的溶剂进行热交换，所述第一反应腔、所述第二反应腔和所述第三反应腔内均盛有高压低温液相乙烯溶剂，其中，当所述第三控制阀打开时，所述第三变压装置中的换气装置抽取所述第三反应腔内的混合气体，以使所述第一反应腔和所述第三反应腔内的气体形成压差，所述第一反应腔内的一次降温混合气进入所述第三反应腔继续进行降温，当进入所述第三反应腔内的二次降温混合气使得所述第三反应腔腔内实时压力值p3等于第五压力标准值pb31时，所述第三变压装置和所述第三控制阀关闭，一次降温混合气在所述第三反应腔内进行热交换降温，所述控制器控制所述第三变压装置再次开始工作，所述第三变压装置通过产生压差的方式向所述第三反应腔排气。
进一步地，所述感器组包括：液位传感器组，温度传感器组和压力传感器组；所述液位传感器组包括：第一液位传感器，其设置在第一反应腔中，以检测所述第一反应腔中溶剂的实时液位h1；第二液位传感器，其设置在所述第二反应腔中，以检测所述第二反应腔中溶剂的实时液位h2；第三液位传感器，其设置在所述第三反应腔中，以检测所述第一反应腔中溶剂的实时液位h3；
所述温度传感器组包括：第一温度传感器，第其设置在所述第一反应腔内，以检测所述第一反应腔内的实时温度t1；第二温度传感器，其设置在所述第二反应腔内，以检测所述第二反应腔内的实时温度t2；第三温度传感器，其设置在所述第三反应腔内，以检测所述第三反应腔内的实时温度t3；
压力传感器组包括：第一压力传感器，其设置在所述第一反应腔内，以检测所述第一反应腔内的实时压力p1；第二压力传感器，其设置在所述第二反应腔内，以检测所述第二反应腔内的实时压力p2；第三压力传感器，其设置在所述第三反应腔内，以检测所述第三反应腔内的实时压力p3。
进一步地，还包括第四压力传感器，其设置在所述第二变压装置的所述储气仓内，当所述第二变压装置的所述储气仓内的压力超过压力第四标准值pb22时，所述第二电控阀打开，送气装置工作，以将所述第二变压装置的所述储气仓内的气体抽送到所述第一变压装置的所述储气仓内，所述送气装置通过抽送气体以维持所述第二变压装置的压力；第五压力传感器设置在所述第三变压装置的所述储气仓内，当所述第三变压装置的所述储气仓内的压力超过压力第六标准值pb32时，所述第三电控阀打开，所述送气装置工作，以将所述第三变压装置的所述储气仓内的气体抽送到所述第一变压装置的所述储气仓内，所述送气装置通过抽送气体以维持所述第三变压装置的压力。
进一步地，所述被控元件包括：所述第一控制阀、所述第二控制阀、所述第三控制阀、所述第一变压装置、所述第二变压装置、所述第三变压装置、所述第二电控阀、所述第三电控阀、进气口阀门和出气口阀门。
进一步地，反应腔内通入溶剂，所述第一反应腔内的溶剂液位高度等于第一液位标准值hb1，所述第二反应腔内的溶剂液位高度等于第二液位标准值hb2，所述三反应腔内的溶剂液位高度等于第三液位标准值hb3；当所述控制器收到液位传感器发出的电信号后，所述控制器控制进气口打开，丙烯和甲烷等混合气体进入所述第一反应腔中，所述控制器控制所述第一控制阀、所述第二控制阀和所述第三控制阀均打开，以对所述换热器中的空气进行排空处理。
进一步地，所述第二变压装置和所述第三变压装置中的换气装置进行工作，以将所述第二变压装置和所述第三变压装置对应的所述储气仓内的气体换成丙烯和甲烷等混合气体；排空处理完成后，所述控制器控制所述第一控制阀、所述第二控制阀和所述第三控制阀关闭，混合气体进入所述第一反应腔内进行降温处理，所述第一反应腔内的所述第一温度传感器对进入的混合气体温度进行检测，当所述混合气体的温度在所述第一反应腔内的温度降至-37℃时，所述控制器控制所述第三控制阀打开。
进一步地，所述第三变压装置将其储气仓内的气体全部排空后，所述第三变压装置停止工作；当所述第三温度传感器检测到所述第三反应腔内的混合气体温度降到-46℃时，所述控制器控制所述第三变压装置再次开始工作，所述第三变压装置中的所述换气装置将所述第三反应腔中的部分混合气体抽入所述储气仓中，当所述第三变压装置的所述储气仓内的所述第五压力传感器检测到所述储气仓内的压力等于压力第六标准值pb32时，所述控制器控制所述第三变压装置停止工作，同时所述控制器控制所述第二控制阀打开。
进一步地，当所述第二控制阀打开时，所述第二变压装置中的所述换气装置抽取所述第二反应腔内的混合气体，以与所述第三反应腔形成压差，当进入所述第二反应腔内的二次降温混合气使得所述第二反应腔腔内压力达到第二压力标准值pb12时，所述第二变压装置和所述第二控制阀关闭，二次降温混合气在所述第二反应腔内进行热交换降温；
当所述第二温度传感器检测到所述第二反应腔内的实时温度t2符合预设要求时，所述控制器控制出气口阀门打开，从而将降温后的气体排出所述换热器。
进一步地，当所述第三控制阀处于关闭状态时，如果所述第一反应腔内的实时压力p1大于第一压力标准值pb11，此时所述控制器控制所述第二控制阀打开，以使所述第二反应腔和所述第一反应腔连通；连通后，当所述第一反应腔内的实时压力小于第一压力标准值pb11时，所述第二控制阀关闭；
若在所述第二反应腔和所述第一反应腔连通后，所述第一反应腔和所述第二反应腔内气体的压力分别大于第一压力标准值pb11和第三压力标准值pb21时，所述控制器关闭所述进气口阀门并打开出气口阀门，以进行泄压操作，在所述第一反应腔和所述第二反应腔内的压力值恢复正常后，所述控制器控制所述第二控制阀和所述出气口阀门关闭，所述进气口阀门打开，以使所述换热器继续进行换热操作。
进一步地，所述传感器组还包括第六压力传感器，所述第六压力传感器设置在所述第一变压装置的所述储气仓内，当所述第一变压装置的所述储气仓内的压力超过压力第二压力标准值pb12时，所述控制器判断第一反应腔内的实时压力p1是否小于压力第一压力标准值pb11，若所述第一反应腔内的实时压力p1小于压力第一压力标准值pb11，所述控制器控制所述第一变压装置内的换气装置工作，以将所述第一变压装置储气仓内的气体抽送到所述第一反应腔中；若所述第一反应腔内的实时压力p1大于等于压力第一压力标准值pb11，此时所述控制器控制所述进气阀口关闭。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
本发明对混合气体先进行换热降温处理，当温度降到一定程度时，对混合气体进行加压，以进一步提高提高丙烯的液化效率；
具体而言，当进入第三反应腔内的二次降温混合气使得第三反应腔腔内实时压力值p3等于第五压力标准值pb31时，第三变压装置和第三控制阀关闭，一次降温混合气在第三反应腔内进行热交换降温。控制器控制第三变压装置再次开始工作，第三变压装置将之前储存在其储气仓中的混合气体通过换气装置全部排出，以增大第三反应腔内的压力，从而提高丙烯的液化效率。
第三变压装置将其储气仓内的气体全部排空后，第三变压装置停止工作；当第三温度传感器检测到第三反应腔内的混合气体温度降到-46℃时，控制器控制第三变压装置再次开始工作，第三变压装置中的换气装置将第三反应腔中的部分混合气体抽入储气仓中，以使得第三变压装置的储气仓内的第五压力传感器检测到储气仓内的压力等于压力第六标准值pb32时，控制器控制第三变压装置停止工作，同时控制器控制第二控制阀打开。
通过更换本发明所述的换热器可以使塔顶丙烯含量大幅度下降至0.05％(500ppm)以下，丙烯损失大大下降，裂解炉烧焦周期得以延长。
附图说明
为了使本发明的优点更容易理解，将通过参考在附图中示出的具体实施方式更详细地描述上文简要描述的本发明。可以理解这些附图只描绘了本发明的典型实施方式，因此不应认为是对其保护范围的限制，通过附图以附加的特性和细节描述和解释本发明。
图1为本发明所述的降低预分馏塔塔顶丙烯损失的换热器的一种实施例仰视结构示意图；
图2为本发明所述的降低预分馏塔塔顶丙烯损失的换热器的一种实施例俯视结构示意图；
图3为本发明所述的降低预分馏塔塔顶丙烯损失的换热器的另一种实施例的结构示意图；
图4为本发明所述的降低预分馏塔塔顶丙烯损失的换热器的另一种实施例的中部分结构示意图；
图5为本发明所述的降低预分馏塔塔顶丙烯损失的换热器的通气管道的示意图；
图6为本发明所述的降低预分馏塔塔顶丙烯损失的换热器的控制装置示意图。
附图标记：
1、第一换热罐2、第二换热罐
3、第三换热罐11、第一换热腔
21、第二换热腔31、第三换热腔
4、第一通气管道41、第一控制阀
5、第二通气管道51、第二控制阀
6、第三通气管道61、第三控制阀
12、第一溶剂进料口13、第一溶剂出料口
14、第一变压装置15、送气装置
16、进气口
22、第二溶剂进料口23、第二溶剂出料口
24、第二变压装置25、出气口
32、第三溶剂进料口33、第三溶剂出料口
34、第三变压装置241、第二电控阀
341、第三电控阀
7、液相乙烯循环装置71、液相乙烯管道
8、传感器组801、第一液位传感器
802、第二液位传感器803、第三液位传感器
804、第一温度传感器805、第二温度传感器
806、第三温度传感器807、第一压力传感器
808、第二压力传感器809、第三压力传感器
810、第四压力传感器811、第五压力传感器
具体实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明实施方式可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明实施方式发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
为了彻底了解本发明实施方式，将在下列的描述中提出详细的结构。显然，本发明实施方式的施行并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施方式详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。
在本发明的描述中，术语“内侧”、“外侧”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
参阅图1所示，本发明提供了一种降低预分馏塔塔顶丙烯损失的换热器，该换热器包括第一反应罐1、第二反应罐2和第三反应罐3，在第一反应罐1、第二反应罐2和第三反应罐3中间分别设置有第一反应腔11、第二反应腔21和第三反应腔31；第一反应腔11和第二反应腔21中间设有第一通气管道4，第一通气管道4连通第一反应腔11和第二反应腔21，第一通气管道4上设有第一控制阀41，第一控制阀41控制第一通气管道4的通断；第二反应腔21和第三反应腔31中间设有第二通气管道5，第二通气管道5连通第二反应腔21和第三反应腔31，第二通气管道5上设有第二控制阀51，第二控制阀51控制第二通气管道5的通断；第三反应腔31和第一反应腔11中间设有第三通气管道6，第三通气管道6连通第一反应腔11和第三反应腔31，第三通气管道6上设有第三控制阀61，第三控制阀61控制第三通气管道6的通断。第一反应罐1上设有第一溶剂进料口12和第一溶剂出料口13；第二反应罐2上设有第二溶剂进料口22和第二溶剂出料口23；第三反应罐3上设有第三溶剂进料口32和第三溶剂出料口33。
参阅图2所示，第一反应罐1、第二反应罐2和第三反应罐3上方分别设有第一变压装置14、第二变压装置24和第三变压装置34，变压装置包括换气装置和储气仓；换气装置用于将储气仓内的气体释放到反应腔内或将反应腔内的气体吸进储气仓中。
参阅图3所示，在本发明的一些实施例中，第二变压装置24通过管道与第一变压装置14相连，第三变压装置34通过管道与第一变压装置14相连，在第二变压装置24上方设有第二电控阀241，在第三变压装置34上方设有第三电控阀341，正常情况下，第二电控阀241和第三电控阀341处于关闭状态，当第二变压装置24和第三变压装置34内的压力超过标准值时，第二电控阀241和第三电控阀341打开，位于第一变压装置14上方的送气装置15开始工作，送气装置15降低第一变压装置14内的压差，以使第二变压装置24和第三变压装置34内的气体进入第一变压装置14中，从而保证第二变压装置24和第三变压装置34内的压力始终维持在标准值以下。
参阅图1和图4所示，在本发明的一些实施例中，反应罐和反应腔中间还设有液相乙烯循环装置7，液相乙烯循环装置7包括沿反应腔四周环形布置的液相乙烯管道71；各液相乙烯管道71均与位于反应腔底部的总液相乙烯管道(图中未示出)连通；总液相乙烯管道在反应罐上设有输液口(图中未示出)，工作人员通过循环更换液相乙烯管道中的液相乙烯的方式实现降温效果。
参阅图5所示，第一通气管道4连通第一反应腔11和第二反应腔21，第一通气管道4位于第一反应腔11上的通气口设置在溶剂液面上方，第一通气管道4位于第二反应腔21上的通气口位于溶剂液面下方；第一反应腔11设有进气口16，进气口16设置在第一反应腔11内溶剂液面的下方；第二反应腔21设有出气口25，出气口25设置在第二反应腔21内溶剂液面的上方。同样的，第二通气管道5位于第三反应腔31上的通气口设置在溶剂液面上方，第二通气管道5位于第二反应腔21上的通气口位于溶剂液面下方；第三通气管道6位于第一反应腔11上的通气口设置在溶剂液面上方，第三通气管道6位于第三反应腔31上的通气口位于溶剂液面下方。
参阅图6所示，本发明还包括控制装置，控制装置包括控制器和传感组8，控制器中设置有控制逻辑，控制器根据传感器组8传回的电信号选择对应的控制逻辑，控制器通过控制被控元件以实现逻辑控制。
具体而言，传感器组8包括：液位传感器组，温度传感器组和压力传感器组；液位传感器组包括：第一液位传感器801，第二液位传感器802和第三液位传感器803；第一液位传感器801设置在第一反应腔11中，以检测第一反应腔11中溶剂的实时液位h1；第二液位传感器802设置在第二反应腔21中，以检测第二反应腔21中溶剂的实时液位h2；第三液位传感器803设置在第三反应腔31中，以检测第一反应腔31中溶剂的实时液位h3；
温度传感器组包括：第一温度传感器804，第二温度传感器805，第三温度传感器806，第一温度传感器804设置在第一反应腔内，以检测第一反应腔内的实时温度t1；第二温度传感器805设置在第二反应腔内，以检测第二反应腔内的实时温度t2；第三温度传感器806设置在第三反应腔内，以检测第三反应腔内的实时温度t3；
压力传感器组包括：第一压力传感器807、第二压力传感器808、第三压力传感器809、第四压力传感器810、第五压力传感器811；第一压力传感器设置在第一反应腔11内，以检测第一反应腔11内的实时压力p1；第二压力传感器设置在第二反应腔21内，以检测第二反应腔21内的实时压力p2；第三压力传感器设置在第三反应腔31内，以检测第三反应腔31内的实时压力p3，在本发明的一些实施例中，第四压力传感器810设置在第二变压装置24的储气仓内，当第二变压装置24的储气仓内的压力超过压力第四标准值pb22时，第二电控阀241打开，送气装置15，送气装置15通过降低第一变压装置14内的压力，以使第二变压装置24的储气仓内的气体进入第一变压装置14的储气仓内，从而使第二变压装置24内的压力保持稳定；类似的，第五压力传感器811设置在第三变压装置34的储气仓内，当第三变压装置34的储气仓内的压力超过压力第六标准值pb32时，第三电控阀341打开，送气装置15工作，第三变压装置34的储气仓内的气体进入第一变压装置14的储气仓内，以使第三变压装置34内的压力保持稳定。
具体而言，被控元件包括：第一控制阀41、第二控制阀51、第三控制阀61、第一变压装置14、第二变压装置24、第三变压装置34、第二电控阀241、第三电控阀341、进气口阀门(图中未示出)和出气口阀门(图中未示出)。
具体而言，控制器内设置有多个标准值，其中，压力标准值包括：第一压力标准值pb11、第二压力标准值pb12、第三压力标准值pb21、第四压力标准值pb22、第五压力标准值pb31和第六压力标准值pb32；温度标准值包括第一温度标准值tb1、第二温度标准值tb2、第三温度标准值tb3和第四温度标准值tb4；液位标准值包括第一液位标准值hb1、第二液位标准值hb2和第三液位标准值hb3。
具体而言，各反应腔内先通入溶剂，各反应腔内的溶剂均为高压低温液相乙烯，第一反应腔内的溶剂液位高度等于第一液位标准值hb1，第二反应腔内的溶剂液位高度等于第二液位标准值hb2，第三反应腔内的溶剂液位高度等于第三液位标准值hb3；当控制器收到液位传感器发出的电信号后，控制器控制进气口打开，丙烯和甲烷等混合气体进入第一反应腔1中，同时控制器控制第一控制阀41、第二控制阀51、第三控制阀61均打开，以对换热器中的空气进行排空处理，同时，第二变压装置24和第三变压装置34中的换气装置进行工作，以将第二变压装置24和第三变压装置34对应的储气仓内的气体换成丙烯和甲烷等混合气体；排空处理完成后，控制器控制第一控制阀41、第二控制阀51和第三控制阀61关闭，混合气体进入第一反应腔11内进行降温处理。第一反应腔11内的第一温度传感器804对进入的混合气体温度进行检测，当混合气体的温度在第一反应腔11内的温度降至-37℃时，控制器控制第三控制阀61打开。
具体而言，当第三控制阀61打开时，第三反应罐3上的第三变压装置34开始工作，第三变压装置34中的换气装置抽取第三反应腔31内的混合气体，以与第一反应腔31形成压差，从而使第一反应腔31内的一次降温混合气进入第三反应腔31继续进行降温，当进入第三反应腔31内的二次降温混合气使得第三反应腔腔内实时压力值p3等于第五压力标准值pb31时，第三变压装置34和第三控制阀61关闭，一次降温混合气在第三反应腔31内进行热交换降温。控制器控制第三变压装置34再次开始工作，第三变压装置34将之前储存在其储气仓中的混合气体通过换气装置全部排出，以增大第三反应腔31内的压力，从而提高甲烷的溶解效率。
第三变压装置34将其储气仓内的气体全部排空后，第三变压装置34停止工作；当第三温度传感器806检测到第三反应腔31内的混合气体温度降到-46℃时，控制器控制第三变压装置34再次开始工作，第三变压装置34中的换气装置将第三反应腔31中的部分混合气体抽入储气仓中，以使得第三变压装置34的储气仓内的第五压力传感器811检测到储气仓内的压力等于压力第六标准值pb32时，控制器控制第三变压装置34停止工作，同时控制器控制第二控制阀51打开。
具体而言，当第二控制阀51打开时，第二反应罐2上的第二变压装置24开始工作，第二变压装置24中的换气装置抽取第二反应腔21内的混合气体，以与第三反应腔形成压差，从而使第三反应腔内的二次降温混合气进入第二反应腔继续进行降温，当进入第二反应腔内的二次降温混合气使得第二反应腔腔内压力达到第二压力标准值pb12时，第二变压装置24和第二控制阀51关闭，二次降温混合气在第二反应腔21内进行热交换降温。当第二温度传感器805检测到第二反应腔21内的实时温度t2符合预设要求时，控制器控制出气口阀门打开，从而将降温后的气体排出该换热器。
具体而言，当第三控制阀61处于关闭状态时，如果第一反应腔11内的实时压力p1大于第一压力标准值pb11，此时控制器控制第二控制阀51打开，以使得第二反应腔21和第一反应腔11连通；连通后，当第一反应腔11内的实时压力小于第一压力标准值pb11时，第二控制阀51关闭；若在第二反应腔21和第一反应腔11连通后，第一反应腔11和第二反应腔21内气体的压力分别大于第一压力标准值pb11和第三压力标准值pb21时，控制器关闭进气口阀门并打开出气口阀门，以进行泄压操作，直到第一反应腔11和第二反应腔21内的压力值恢复正常后，控制器控制第二控制阀和出气口阀门关闭，进气口阀门打开，以使换热器继续进行换热操作。
在本发明的一些实施例中，还包括第六压力传感器812，第六压力传感器812设置在第一变压装置14的储气仓内，当第一变压装置14的储气仓内的压力超过压力第二压力标准值pb12时，控制器判断第一反应腔11内的实时压力p1是否小于压力第一压力标准值pb11，若第一反应腔11内的实时压力p1小于压力第一压力标准值pb11，此时控制器控制第一变压装置14内的换气装置工作，以将第一变压装置14储气仓内的气体抽送到第一反应腔11中；若第一反应腔11内的实时压力p1大于等于压力第一压力标准值pb11，此时控制器控制进气阀口关闭。
除非另有定义，本文中所使用的技术和科学术语与本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中使用的术语只是为了描述具体的实施目的，不是旨在限制本发明。本文中出现的诸如“部件”等术语既可以表示单个的零件，也可以表示多个零件的组合。本文中出现的诸如“安装”、“设置”等术语既可以表示一个部件直接附接至另一个部件，也可以表示一个部件通过中间件附接至另一个部件。本文中在一个实施方式中描述的特征可以单独地或与其它特征结合地应用于另一个实施方式，除非该特征在该另一个实施方式中不适用或是另有说明。
本发明已经通过上述实施方式进行了说明，但应当理解的是，上述实施方式只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施方式范围内。本领域技术人员可以理解的是，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。