CN101696859A - 蒸馏用换热器 - Google Patents
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Abstract
本发明创造涉及蒸馏用换热器。技术方案是：由壳程和管程两部分组成；壳程是：壳程上筒体和壳程下筒体经膨胀节连为一体，壳程两端与上、下管板连接，换热管及中心管穿过折流板，其两端分别与上、下管板连接，中心管位于上管板和下管板的轴线上，折流板由定距管固定，壳程下筒体上设壳程放净口和蒸汽出口，壳程上筒体上设壳程排汽口和蒸汽入口，防冲板置于壳程上筒体内；管程是：下管程筒体两端通过法兰与下管程平盖和下管板连接，下管程上设管程放净口和物料入口；上管程筒体两端通过法兰与上平盖和上管板连接，上管程上设物料出口和不凝气出口；上管程法兰与上管板之间和下管程法兰与下管板之间设有垫片。本发明创造气化率高、换热效果好。
Description
技术领域
本发明创造涉及一种换热器，具体地涉及一种醋酐行业，用于甲醇羰基合成醋酸的醋酸塔上的蒸馏用换热器。
背景技术
蒸馏用换热器是一种能够交换热量，同时有气化空间，能使液体再一次升温气化的一种特殊换热器，一般用在蒸馏蒸发设备上。蒸馏用换热器多与分馏塔合用，多为塔底换热器，在换热器中的物料液位和分馏塔中的液位在同一高度。从塔底提供液相进入到换热器中，在蒸发过程中，物料在换热器内受热膨胀甚至气化，通常在换热器中有20-25％的液相被气化，换热器内的一部分气相被排出，另一部分气相和液相的混合被送回到分馏塔中，返回塔中的气、液两相，气相向上通过塔盘，而液相会掉落到塔底。由于静压差的作用，塔底将会不断补充被蒸发掉的那部分液位，液相从塔底再次进到换热器里，经过热交换沸腾蒸发，不断循环进行，不断提浓，蒸馏出产品。目前，许多厂家采用的换热器大都是固定管板换热器、浮头换热器或U型管换热器，此种结构气化率较低，换热器与分馏塔的循环量较大，分离段的负荷较高，在甲醇羰基合成醋酸技术上不能被很好的应用。
发明内容：
为了解决上述问题，本发明创造提供一种气化率高、换热效果好，能够达到提馏物料的纯度要求的蒸馏用换热器。
为了实现上述目的，本发明创造采用的技术方案是：蒸馏用换热器，由壳程和管程两部分组成；
所述的壳程是：壳程上筒体和壳程下筒体通过膨胀节连为一体，壳程上筒体与上管板连接，壳程下筒体与下管板连接，壳程内设有定距管、换热管、中心管和折流板，换热管及中心管穿过折流板，换热管及中心管两端分别与上管板和下管板连接，中心管位于上管板和下管板的轴线上，折流板由定距管固定，在壳程下筒体上设壳程放净口和蒸汽出口，在壳程上筒体上设壳程排汽口和蒸汽入口，防冲板置于壳程上筒体内，并与蒸汽入口的位置相呼应；
所述的管程是：下管程为：下管程筒体一端通过下管程平盖法兰与下平盖连接，另一端通过下管程法兰与下管板连接，下管程平盖法兰与下平盖之间设有垫片，下管程法兰与下管板之间设有垫片；管程放净口设置在下平盖上，物料入口设置在下管程筒体上；上管程为：上管程筒体一端通过上管程平盖法兰与上平盖连接，另一端通过上管程法兰与上管板连接，上管程平盖法兰与上平盖之间设有垫片，上管程法兰与上管板之间设有垫片；物料出口设置在上管程筒体上，不凝气出口设在上平盖上；
换热管及中心管与上管程筒体的内腔和下管程筒体的内腔相通。
本发明创造中，中心管截面积为换热管总截面积的5％～100％。
本发明创造中，换热管及中心管与上、下管板的连接采用强度焊加强度胀，强度胀采用液压胀，液压胀前应进行拉脱力试验。
本发明创造中，换热管在壳程内的排布是：三角形布管、转角三角形布管、正方形布管、转正方形或同心圆布管等。
本发明创造的主要技术指标如表1。
表1蒸馏换热器主要技术指标
| 壳程 | 管程 | |
| 最高工作压力MPa | 1.8 | 0.08(A) |
| 设计压力MPa | 2.1 | 0.35/FV |
| 工作温度℃ | 210/210 | 149/158 |
| 设计温度℃ | 250 | 200 |
| 物料名称 | 中压蒸汽 | 醋酐等 |
| 介质特性 | - | 高度危害 |
| 腐蚀裕量mm | 1.5 | 0 |
| 液压试验压力MPa | 2.86 | 0.48 |
| AB类焊缝系数 | 0.85 | 0.85 |
本发明创造，壳程设计压力较高，达到2.1MPa，介质醋酐为中度危害，因此，管程采用了Hastelloy C-276，这种合金材料对于不同的化工环境有优越的抗腐蚀能力，特别适合醋酐等强氧化剂。由于本发明创造温差较大，超过50℃，经实践，加入膨胀节。
本发明创造的有益效果是：
1、采用本发明创造的气化率达到25-30％，提高了气化率，节约了能源。
2、本发明创造结构简单，制造方便，传热效果好，操作安全，总投资费用少，集换热，分离等多功能于一身。
3、其循环速度可达0.5m/s左右；其总传热系数范围为580～2900w/(m2.K)。
4、本发明创造大大提高了粗产品中醋酐的含量，减少了换热器的循环量，降低了分离段的负荷，又可减少工艺控制的苛刻性。
5、本发明创造中，采用强度焊加强度胀，强度胀采用液压胀，液压胀前应进行拉脱力试验，防止了中心管部位的焊接开裂的发生。
6、采用本发明创造，可以达到提馏物料的纯度要求。
附图说明
图1为本发明创造的结构示意图；
具体实施方式
如图1所示，蒸馏用换热器，由壳程和管程两部分组成；
壳程是：壳程上筒体23和壳程下筒体8通过膨胀节24连为一体，壳程上筒体23与上管板19连接，壳程下筒体8与下管板5连接，壳程内设有若干定距管7、若干换热管22、中心管25和若干折流板9，换热管22及中心管25穿过折流板9，换热管22及中心管25两端分别与上管板19和下管板5连接，中心管25位于上管板19和下管板5的轴线上，折流板9由定距管7固定，由拉杆10及螺母11将每根定距管7上最上端的折流板9固定，在壳程下筒体8上设壳程放净口6和蒸汽出口26，在壳程上筒体23上设壳程上排汽口12和蒸汽入口20，防冲板21置于壳程上筒体23内，并与蒸汽入口20的位置相呼应；
管程是：由下管程和上管程组成；下管程为：下管程筒体4一端通过下管程平盖法兰3与下平盖2连接，另一端通过下管程法兰28与下管板5连接，下管程平盖法兰3与下平盖2之间设有垫片，下管程法兰28与下管板5之间设有垫片27，管程放净口1设置在下平盖2上，物料入口29设置在下管程筒体4上；上管程为：上管程筒体15一端通过上管程平盖法兰16与上平盖17连接，另一端通过上管程法兰13与上管板19连接，上管程平盖法兰16与上平盖17之间设有垫片，上管程法兰13与上管板19之间设有垫片27，物料出口14设置在上管程筒体15上，不凝气出口18设在上平盖17上；
换热管22及中心管25与上管程筒体15的内腔和下管程筒体4的内腔相通。
中心管的截面积为所有换热管总截面积的5％～100％。本实施例中，换热管排布采用三角形布管。
换热管及中心管与上、下管板的焊接采用强度焊加强度胀，强度胀采用液压胀，液压胀前应进行拉脱力试验。
蒸馏用换热器所采用的材料：上管程平盖法兰16、下管程平盖法兰3、下平盖2、上平盖17、下管程法兰28、上管程法兰13、下管板5和上管板19均采用16MnII与Hastelloy C-276组成的复合材料，上管程筒体15、下管程筒体4、中心管25及换热管22采用Hastelloy C-276材料，换热管应符合ASME SB126标准的要求，中心管应符合ASME SB619标准的要求，壳程部分除膨胀节采用0Cr18Ni9外，其余采用碳钢结构，垫片采用Hastelloy C-276+柔性石墨缠绕垫。
本发明创造的工作原理是：
流体的走向：醋酐等溶液由物料入口29进入下管程筒体4内，沿换热管内腔上升，进入上管程筒体15内，在上升过程中与壳程中的中压水蒸汽进行热交换，部分溶液变成气相，一部分气相从不凝气体出口18流出，一部分气相与液相的混合物从物料出口14流出，还有一部分气相与液相的混合物经过中心管返回下管程筒体4内，进行加热再循环，再向上流动。残渣由管程排净口1排出，中压蒸汽由蒸汽入口20进入壳程，经折流板折流降低温度后从蒸汽出口26流出。
原理：壳程内腔由换热管和中心管形成加热室，当加热蒸汽(中压蒸汽)在管间冷凝放热时，由于换热管内单位体积溶液(醋酐等物料)的受热面积远大于中心管内溶液(醋酐等物料)的受热面积，因此，换热管中溶液(醋酐等物料)的相对气化率就大于中心管的气化率，所以换热管中的气液混合物的密度远小于中心管内气液混合物的密度。这样造成了气液混合物在换热管中向上，在中心管向下的自然循环流动。气液混合物的循环速度与密度差和管长有关。密度差越大，加热管越长，循环速度越大。溶液的循环流动提高了沸腾表面传热系数，强化了蒸发过程。
Claims (1)
1.蒸馏用换热器，其特征在于：由壳程和管程两部分组成；
所述的壳程是：壳程上筒体(23)和壳程下筒体(8)通过膨胀节(24)连为一体，壳程上筒体(23)与上管板(19)连接，壳程下筒体(8)与下管板(5)连接，壳程内设有定距管(7)、换热管(22)、中心管(25)和折流板(9)，换热管(22)及中心管(25)穿过折流板(9)，换热管(22)及中心管(25)两端分别与上管板(19)和下管板(5)连接，中心管(25)位于上管板(19)和下管板(5)的轴线上，折流板(9)由定距管(7)固定，在壳程下筒体(8)上设壳程放净口(6)和蒸汽出口(26)，在壳程上筒体(23)上设壳程上排汽口(12)和蒸汽入口(20)，防冲板(21)置于壳程上筒体(23)内，并与蒸汽入口(20)的位置相呼应；
所述的管程是：由下管程和上管程组成；下管程为：下管程筒体(4)一端通过下管程平盖法兰(3)与下平盖(2)连接，另一端通过下管程法兰(28)与下管板(5)连接，下管程平盖法兰(3)与下平盖(2)之间设有垫片，下管程法兰(28)与下管板(5)之间设有垫片(27)；管程放净口(1)设置在下平盖(2)上，物料入口(29)设置在下管程筒体(4)上；上管程为：上管程筒体(15)一端通过上管程平盖法兰(16)与上平盖(17)连接，另一端通过上管程法兰(13)与上管板(19)连接，上管程平盖法兰(16)与上平盖(17)之间设有垫片，上管程法兰(13)与上管板(19)之间设有垫片(27)；物料出口(14)设置在上管程筒体(15)上，不凝气出口(18)设在上平盖(17)上；
换热管(22)及中心管(25)与上管程筒体(15)的内腔和下管程筒体(4)的内腔相通。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C56 | Change in the name or address of the patentee | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 110000 Liaoning Province, Shenyang Hunnan New District Nanping Road No. 2 Patentee after: Shenyang Orient Titanium Industry Co., Ltd. Address before: South Street in Dongling District of Shenyang city of Liaoning Province, No. 137 110016 Patentee before: Shenyang Orient Titanium Industry Co., Ltd. |