CN102434778A

CN102434778A - 一种新型结构的低温液态烃蒸发器

Info

Publication number: CN102434778A
Application number: CN2011103981640A
Authority: CN
Inventors: 白改玲; 谢昍; 王红; 宋媛玲; 朱为明; 刘博�; 史慧娟; 周伟; 赵敏
Original assignee: China Huanqiu Engineering Co Ltd
Current assignee: China Huanqiu Contracting and Engineering Corp; China Huanqiu Engineering Co Ltd
Priority date: 2011-12-05
Filing date: 2011-12-05
Publication date: 2012-05-02

Abstract

本发明公开一种新型结构的低温液态烃蒸发器，其包括：一外壳，其具有上部、中部及下部，所述外壳中装填有中间加热介质；两套U型管束，其分别设置于所述外壳的上部及下部，所述外壳的下部U型管束用来通过加热介质，其具有一加热蒸汽入口及一冷凝液出口，所述外壳的上部U型管束用来通过低温液态烃，其具有一低温液态烃入口及一气态烃出口。本发明可实现低温液态烃在同一台设备中实现气化和过热，结构简单、设备投资低、保证低温液态烃完全气化和过热，满足用户要求。

Description

一种新型结构的低温液态烃蒸发器

技术领域

本发明涉及低温液态烃的加热气化领域，特别涉及一种新型结构低温液态烃蒸发器。

背景技术

烃类物质(如乙烯等)是石油化学工业最重要的基础原料之一。自上世纪50年代起，一些石油化学工业技术先进的国家相继发展烃类裂解技术，这大大促进了合成材料工业的发展。目前，利用烃类物质所生产的聚乙烯、聚丙烯、苯乙烯等通用型塑料已遍布日常生活的每个角落。

随着我国石化工业和国民经济的持续发展，对烃类物质的需求量在持续增加，国产烃类物质已不能满足生产的需要，因而需要大量进口。烃类物质的进口通常采用常压低温槽船的方式，将液态烃船运回国。例如，常压下等重量的-104℃液态乙烯的体积约为常压下气态乙烯的1/490，可见液化后乙烯的体积大大减小，对乙烯的贮运较为有利。液态烃从船上接卸，在罐区储存、加压及气化气化后送出至其用户使用。

低温的液态烃要转变成常温的气体，必须要提供相应的热量使其气化，低温液态烃蒸发器是专门进行低温液态烃气化的设备，其将输入的低温液态烃气化为气态烃输出，如果采用蒸汽或者热水直接加热的换热器，由于低温液态烃的温度通常远低于0℃，如果操作不当，容易出现蒸汽或热水等加热介质的冻结现象，进而引起设备损坏、可燃物料泄漏等严重后果，因此低温液态烃蒸发气通常设计为中间介质加热的结构。

现有技术采用两台串联的管壳式换热器，一个实现低温液态烃的蒸发，另外一个实现蒸发后的低温气态烃加热；或者采用两台外壳相连通的管壳式换热器上下叠放布置(如附图1所示)，下侧的换热器实现中间加热介质的蒸发，蒸发气通过连通管到达上侧的换热器，上侧的换热器用蒸发后的中间加热介质对低温液态烃进行加热，达到外输要求的温度后输出蒸发器，送用户使用，而中间加热介质蒸汽被冷凝后从连通管中流到下侧的换热器中，形成循环。

但是，两种结构实际上都是设置了两台管壳式换热器，存在需要增加辅助连接管线、设备尺寸加大、投资增加等技术缺陷，同时采用连通管或者连接管线，容易造成中间介质回流不畅或者不能及时回流等问题，从而引发蒸发器工作不稳定，气化后的气态烃温度不稳定，不能持续满足下游用户连续用气的要求。

因此，如何设计新型结构的低温液态烃蒸发器，即为本领域技术人员的研究方向所在。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种新型结构低温液态烃蒸发器，以解决上述现有技术中所存在的问题。

为了达到上述目的，本发明公开一种新型结构的低温液态烃蒸发器，其包括：

一外壳，其具有上部、中部及下部，所述外壳中装填有中间加热介质；

两套U型管束，其分别设置于所述外壳的上部及下部，所述外壳的下部U型管束用来通过加热介质，其具有一加热蒸汽入口及一冷凝液出口，所述外壳的上部U型管束用来通过低温液态烃，其具有一低温液态烃入口及一气态烃出口。

较佳的实施方式中，所述上下部U型管束的抽出方向采用上下不同侧。

较佳的实施方式中，所述上下部U型管束的抽出方向采用同一侧。

较佳的实施方式中，所述的上侧U型管束为多个U型换热管组成，所示多个U型换热管采用三角形排列结构。

较佳的实施方式中，所述的低温液态烃入口及所述的气态烃出口之间采用隔板分开。

较佳的实施方式中，所述加热蒸汽入口与所述的冷凝液出口之间采用隔板分开。

较佳的实施方式中，所述的外壳底部具有一组两个支撑支座，其中一个支撑支座为固定结构，另一个为滑动结构。

较佳的实施方式中，所述的外壳采用的材料为不锈钢或者低温碳钢。

较佳的实施方式中，所述的中间加热介质为丁烷或者乙二醇水溶液。

较佳的实施方式中，所述外壳的下部U型管束用来通过的加热介质为蒸汽。

本发明在运行过程中，蒸发器运行稳定，气态乙烯输出温度稳定、壳侧的中间加热介质压力不波动、液位恒定，没有中间加热介质损失，实际效果良好，达到了预期目的，同时实现低温液态烃在同一台设备中实现气化和过热，结构简单、设备投资低、保证低温液态烃完全气化和过热，满足用户要求。

附图说明

图1为本现有技术结构示意图；

图2为本发明低温液态烃蒸发器示意图；

图3为本发明U型管束的抽出方向一实施例示意图；

图4为本发明U型管束的抽出方向另一实施例示意图；

图5为本发明低温液态烃蒸发器一实施例示意图；

图6为本发明低温液态烃蒸发器另一实施例示意图；

图7为本发明低温液态烃蒸发器再一实施例示意图；

图8A、8B分别为本发明低温液态烃蒸发器上下U型管束管板示意图。

附图标记说明：1-外壳；21-上部U型管束；211-低温液态烃入口；212-气态烃出口；22-下部U型管束；221-介质入口；222-冷凝液出口；23-中间加热介质；24、25-隔板；26、27-支撑支座。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

如图2所示，为本发明低温液态烃蒸发器示意图；本发明公开一种低温液态烃蒸发器，其包括：一外壳1，其具有上部、中部及下部，所述外壳1内设有两套U型管束21、22；所述两套U型管束21、22设置于所述外壳1的上部及下部，所述外壳1的下部U型管束22用来通过加热介质，例如蒸汽，其具有一介质入口221及一冷凝液出口222，所述外壳的上部U型管束21用来通过低温液态烃，并使其被加热气化，其具有一低温液态烃入口211及一气态烃出口212。所述的外壳1中装填有中间加热介质23，如丁烷或者乙二醇水溶液。

由于上下部分的两个管束21、22安装在同一个外壳1中，因此中间介质的蒸发和冷凝自由通畅、效率高，完全可以在一台设备中实现，并且非常可靠，所述的外壳1采用的材料为不锈钢或者低温碳钢。

如图3、4所示，为本发明U型管束的抽出方向一实施例及另一实施例示意图；本发明的上下部U型管束21、22的抽出方向采用上下不同侧，上下不同侧的方式可以是：上部的U型管束21可以从右侧抽出，而下部的U型管束22则可以从左侧抽出(参阅图3)；也可以是：上部的U型管束21可以从左侧抽出，而下部的U型管束22则可以从右侧抽出(参阅图4)。这样可以有效避开U型管束在外壳上集中开口引起的应力问题，从而进一步缩小外壳的尺寸、降低设备投资。

本发明的上下部U型管束21、22的抽出方向可采用同一侧，即上下部U型管束21、22的抽出侧全部设置在一侧即可，可以在左侧，也可以在右侧(图未示)，依据设备现场的安装地点而异；抽出方向设置在一侧的实施例中，外壳1的另一侧就是一个简单的卧式圆柱形设备的封头机构，与所提供的两侧抽出结构不一样。这样的方式有利于节省设备检修的空间，适合气化能力较小的低温液态烃蒸发器。

本发明的所述的上侧U型管束可采用多个，多个U型管束采用三角形排列结构，即传热管之间排列的纵向截面为一个60度的等边三角形。

如图5所示，为本发明低温液态烃蒸发器一实施例示意图；本发明的所述的低温液态烃入口211及所述的气态烃出口212之间采用隔板24分开。由于液态烃和气态烃都是从U型管的一侧进入的，所以中间必须要用隔板24分开，保证液态烃从U型管与管板相连的一侧进入，并到达与管板相连的另一侧的气态烃出口，形成一个U型，并实现传热；如果没有隔板，将造成液态烃直接进入气态烃的出口，不能实现传热。

如图6所示，为本发明低温液态烃蒸发器另一实施例示意图；所述加热蒸汽入口221与所述的冷凝液出口222之间也采用隔板25分开。由于加热蒸汽和冷凝液出口都是从U型管的一侧进入的，所以中间必须要用隔板25分开，保证加热蒸汽从U型管与管板相连的一侧进入，并到达与管板相连的另一侧的冷凝液出口出口，形成一个U型，并实现传热；如果没有隔板，将造成液态烃直接进入气态烃的出口，不能实现传热。

如图7所示，为本发明低温液态烃蒸发器再一实施例示意图；所述的外壳1底部具有一组两个支撑支座26、27，所述的支撑支座一个为固定结构，另一个为滑动结构。本发明中采用了一个的与地脚螺栓连接的开孔为圆形，连接后就形成了固定的结构；而另外一个的连接孔采用椭圆型开孔(沿着设备长度方向)，这样设备温度变化时，沿其长度方向收缩时，地脚螺栓就可以在此椭圆孔中移动，从而形成设备的一定移动量，避免设备变形导致的地脚螺栓损坏。

如图8A、8B所示，分别为本发明低温液态烃蒸发器上下U型管束管板的示意图；所述的上下U型管束开口的两端与其上下管板焊接在一起，上部低温液态烃U型管束与管板的排列方式为等边三角形，下部的加热蒸汽U型管束与其管板的排列方式为矩形；这种排列方式保证中间加热介质之间充分接触，形成良好的传热效果，确保外壳内底部的液态中间加热介质及时蒸发上升，而外壳上部的气态中间加热介质与低温液态烃换热并及时被冷凝回流至外壳底部，形成循环，从而实现外壳下部U型内的蒸汽的热量传递至外壳上部的U型管束内的低温液态烃，并使其气化。

本发明在使用时，加热蒸汽由蒸发器下部的管束的上侧进入，蒸汽通过U型管束流动，释放热量，将外壳中的中间介质气化，蒸汽被冷凝成为凝液，并从管束的下部出口离开外壳，进入凝液收集***；而被蒸汽加热的中间介质从外壳的下部上升至上部，加热气化位于上部的管束中的低温液态烃气态，达到外输温度的要求后，离开外壳，进入气态烃输出***，作为产品外输；低温液态烃从上部的U型管束的下侧进入外壳，被加热气化后从U型管束的上部离开外壳；中间介质被低温液态烃冷却后形成凝液，并自行流向外壳下部，形成一个气化和冷凝的循环，不断重复上述过程，即可实现低温液态烃的连续气化，满足下游用户的要求。

综上所述，本发明在运行过程中，蒸发器运行稳定，气态乙烯输出温度稳定、壳侧的中间加热介质压力不波动、液位恒定，没有中间加热介质损失，实际效果良好，达到了预期目的，同时实现低温液态烃在同一台设备中实现气化和过热，结构简单、设备投资低、保证低温液态烃完全气化和过热，满足用户要求。

以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离以下所附权利要求所限定的精神和范围的情况下，可做出许多修改，变化，或等效，但都将落入本发明的保护范围内。

Claims

1.一种新型结构的低温液态烃蒸发器，其特征在于，其包括：

2.根据权利要求1所述的新型结构的低温液态烃蒸发器，其特征在于，所述上下部U型管束的抽出方向采用上下不同侧。

3.根据权利要求1所述的新型结构的低温液态烃蒸发器，其特征在于，所述上下部U型管束的抽出方向采用同一侧。

4.根据权利要求1所述的新型结构的低温液态烃蒸发器，其特征在于，所述的上侧U型管束为多个U型换热管组成，所示多个U型换热管采用三角形排列结构。

5.根据权利要求1所述的新型结构的低温液态烃蒸发器，其特征在于，所述的低温液态烃入口及所述的气态烃出口之间采用隔板分开。

6.根据权利要求1所述的新型结构的低温液态烃蒸发器，其特征在于，所述加热蒸汽入口与所述的冷凝液出口之间采用隔板分开。

7.根据权利要求1所述的新型结构的低温液态烃蒸发器，其特征在于，所述的外壳底部具有一组两个支撑支座，其中一个支撑支座为固定结构，另一个为滑动结构。

8.根据权利要求1所述的新型结构的低温液态烃蒸发器，其特征在于，所述的外壳采用的材料为不锈钢或者低温碳钢。

9.根据权利要求1所述的新型结构的低温液态烃蒸发器，其特征在于，所述的中间加热介质为丁烷或者乙二醇水溶液。

10.根据权利要求1所述的新型结构的低温液态烃蒸发器，其特征在于，所述外壳的下部U型管束用来通过的加热介质为蒸汽。