CN103884201B - 溶剂再生塔顶内置板壳式冷凝器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种溶剂再生塔顶内置板壳式冷凝器，该冷凝器能够安装在再生塔内部，采用自然回流方式将冷凝的液相介质回流至塔器顶部，布置工艺简单；且冷凝器的换热板片为钛材，耐腐蚀，能够极大地降低设备的更换频率，最大限度地降低装置的安装费用和维护费用，并保证装置长周期安全可靠运行。该板壳式冷凝器包括壳体和板片芯体，板片芯体由多个换热板片层叠固接后形成。壳体上加工有塔顶气入口、循环水入口、循环水出口、冷凝液出口和酸性气出口；配合板片芯体的板程流道和壳程流道，实现塔顶气的冷却。
Description
技术领域
本发明涉及一种板壳式换热器，具体涉及一种溶剂再生塔顶内置板壳式冷凝器，属于传热装置技术领域。
背景技术
溶剂再生塔采用部分冷凝器、液相全回流的精馏塔构型，进入溶剂再生塔的富液含有的大部分酸性气体在塔内解析，然后进入再生塔底部的重沸器被进一步加热解吸，使溶剂液得到充分再生。同时塔顶的大量气相介质在塔顶冷凝器内通过冷媒冷却至液相，然后通过自然回流或者强制回流的方式将冷凝的液相介质回流至塔器顶部。自然回流是利用塔顶冷凝器与塔器回流口之间的高位差来实现冷凝介质的回流；强制回流采用泵提供输送动力。
现有的再生塔顶冷凝器存在两方面的不足：（1）强制回流方式工艺布置复杂；自然回流工艺流程虽然相对简单，但塔顶冷凝器的支撑高度要远高于强制回流的塔顶冷凝器，需要搭建相应的建筑物来支撑，从而带来额外的费用；且要求冷凝器体积小、重量轻。（2）塔顶冷凝器腐蚀严重。再生塔塔顶气体主要产生的CO2-H2S-H2O会使冷凝器出现均匀腐蚀、氢鼓泡、氢脆和应力腐蚀开裂等现象，导致冷凝器腐蚀严重，使用寿命短，检修及更换频繁，使得设备维修费用升高，降低了整个装置的生产能力。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种溶剂再生塔顶内置板壳式冷凝器，该冷凝器体积小、重量轻，可直接支撑安装在再生塔内部，采用自然回流方式将冷凝的液相介质回流至塔器顶部，且换热板片采用钛材，能够极大地降低设备的更换频率，最大限度地降低装置的安装费用和维护费用，并保证装置长周期安全可靠运行。
该板壳式冷凝器包括：壳体和板片芯体；所述板片芯体包括两个以上板片对，所述板片对有两个结构相同的片状环形换热板片组成；所述换热板片的表面分布有凸起，且其环形面上加工有两个圆孔，将两个换热板片环形面上的两个圆孔分别焊接在一起形成板片对；两个以上板片对同轴放置，分别将相邻两板片对的内圆及外圆焊接，构成板片芯体。板片芯体中，板片芯体的中心孔及每个板片对中两板片之间通道构成壳程通道，板片芯体中心孔两侧的圆孔及板片对与板片对之间流道构成板程流道。
所述板片芯体固定安装在壳体内部，板片芯体与壳体之间的环形空间为气液分离空间；在所述壳体的一侧端面上：板片芯体内圆孔所在位置加工塔顶气入口，所述塔顶气入口与壳程通道贯通；板片芯体环形面上两个圆孔对应的位置各设置一个管嘴，分别用作循环水入口和循环水出口，所述循环水入口和循环水出口与板程流道贯通，板程流道的底部密封；同时在壳体该侧端面上加工酸性气出口；在所述壳体另一侧的端面上加工冷凝液出口；所述酸性气出口及冷凝液出口分别与气液分离空间贯通。
所述壳体的直径为板片芯体直径的1.5倍以上。
在所述壳体上设置有两个冷凝液出口，两个冷凝液出口分别与T形溢流管水平部分的两端相连，T形溢流管竖直部分的底部伸入液封装置。
所述换热板片的表面均匀分布有弧形凸棱，呈波纹状。
所述换热板片的表面均匀分布有球凸和球凹；形成板片对时，两个换热板片相对面的球凹与球凹对应，球凸与球凸对应。
所述球凸和球凹的深度为2～5毫米，直径为8～15毫米。
所述换热板片为钛板片。
有益效果
（1）该种结构形式的板壳式换热器可以在再生塔顶布置为内置式冷凝器，采用自然回流方式将冷凝的液相介质回流至塔器顶部，工艺流程简单。且由于板壳式换热器采用钛板片，耐腐蚀性好，能够极大地降低设备的更换频率，最大限度地降低装置的安装费用和维护费用，并保证装置长周期安全可靠运行。
（2）在冷凝液出口设置溢流管和液封装置，保证冷凝液能够顺利排出热交换管，同时防止塔内热介质气体倒流。
（3）换热板片采用波纹板能够强化换热，换热效率高。
（4）换热板片采用丁胞板，由此形成的板片芯体的流道更为畅通，可以减少流动阻力，增加流体流速，减少设备结垢，同时容易清洗维护，提高设备的可靠性及寿命。
附图说明
图1为塔顶内置冷凝器结构示意图；
图2为第一种热板片的结构示意图；
图3为第二种热板片的结构示意图；
图4为第二种热板片形成板片芯体时的流道示意图；
图5为冷凝器的结构示意图；
图6是冷凝器内部流动示意图。
其中，1-壳体、2-循环水入口、3-酸性气出口、4-循环水出口、5-塔顶气入口、6-板片芯体、7-冷凝液出口。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
本实施例提供一种溶剂再生塔顶内置板壳式冷凝器，包括壳体1和板片芯体6，板片芯体6由多个换热板片层叠固接后形成。所述换热板片为片状环形结构，在换热板片的环形面上加工有两个圆孔，所述两个圆孔在换热板片内圆的两侧对称布置。本实施例中给出了两种换热板片的结构形式，如图2和图3所示。图2所示的换热板片为波纹板，即在换热板片的表面均匀分布有弧形凸棱，形成波纹状。图3所示换热板片为丁胞板，即在换热板片的表面均匀间隔分布有大小一致的球凹和球凸，球凸和球凹的深度为2～5毫米，直径为8～15毫米。
当换热板片为波纹板时，板片芯体的形成方式为：两个换热板片同轴放置，分别将两个换热板片环形面上同一位置的圆孔焊接在一起，形成板片对；然后将多个板片对同轴放置，分别将相邻两板片对的内圆及外圆焊接在一起，构成板片芯体6。板片芯体6的中心孔及每个板片对中两板片之间通道构成壳程通道，板片芯体6中心孔两侧的圆孔及板片对与板片对之间流道构成板程流道。
当换热板片为丁胞板，板片芯体的形成方式为：两个换热板片同轴放置，并使两个换热板片相对面的球凹与球凹对应，球凸与球凸对应。然后两个换热板片环形面上同一位置的圆孔焊接在一起，形成板片对；最后将多个板片对同轴放置，分别将相邻两板片对的内圆及外圆焊接在一起，构成板片芯体6。所形成的板片芯体6中，任意两个相邻板片的相对面中均为球凹与球凹对应，球凸与球凸对应；如图4所示。板片芯体6的中心孔及每个板片对中两板片之间通道构成壳程通道，板片芯体6中心孔两侧的圆孔及板片对与板片对之间流道构成板程流道。
壳体1的结构如图5所示，壳体1为中空的柱形结构，板片芯体6同轴固定安装在壳体1内部，板片芯体6的上下表面分别与壳体1的上下内表面抵触，为保证板程流道和壳程流道的隔离，位于板片芯体6底部换热板片的环形面上不加工圆孔，使板程流道的底部密封。壳体1的直径为板片芯体6直径的2倍，由此在板片芯体6外圆周面与壳体1内圆周面之间形成的空间为气液分离空间。在壳体1的上表面：板片芯体6中心孔所在位置同轴加工圆孔用作塔顶气入口5，塔顶气入口5与板片芯体6的壳程流道贯通；板片芯体6中心孔两侧圆孔对应的位置各同轴加工一个管嘴，分别用作循环水入口2和循环水出口4，循环水入口2和循环水出口4与板片芯体6的板程流道贯通。同时在壳体1的上表面加工两个酸性气出口3，壳体1的下表面加工有两个冷凝液出口7，所述酸性气出口和冷凝液出口均与气液分离空间贯通。
使用时，将该冷凝器直接安装在再生塔内的顶部，并通过加固后的再生塔支撑即可。冷凝器底部的两个冷凝液出口分别与T形溢流管水平部分的两端相连，如图1所示。排液是冷凝设备能够正常运转的关键，若不能快速排液，积液会淹没部分板束，减少热交换器的有效传热面积；为此，在溢流管竖直部分的底部设置液封装置，以保证冷凝液能够顺利排出热交换管。同时一定高度的液封还可以防止塔内热介质气体倒流。
该冷凝器的工作原理如图1和图6所示：再生塔内热介质（即塔顶气）从塔底上升，穿过低阻力件上升至塔顶，自塔顶气入口5进入冷凝器的壳程流道；冷介质是冷却水，从循环水入口2进入冷凝器的板程流道,从循环水出口4流出。板程流道的冷却水与壳程流道的塔顶气形成交错流，带走塔顶气所释放的潜热和显热，塔顶气冷凝成液态即冷凝液。冷凝的两相流体在板片芯体6与壳体1之间的气液分离空间进行分离。冷凝液在壳体中受重力作用，通过冷凝液出口进入溢流管，回流至塔盘。酸性气体经气液分离后，从酸性气出口3排出。
为了保证冷凝器的可靠性，应使两种介质（塔顶气和冷却水）不接触，不外泄，设备必须密封紧密。该冷凝器传热元件为钛板片（即换热板片为钛板片），两板片之间通过全自动激光焊接形成板芯。使用全焊接板式结构形式，使得该冷凝器子在发挥板式热交换器高效传热性能的同时，保证了密封性能，提高了承压能力，设备安全可靠。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.溶剂再生塔顶内置板壳式冷凝器，其特征在于，包括：壳体(1)和板片芯体(6)；所述板片芯体(6)包括两个以上板片对，所述板片对有两个结构相同的片状环形换热板片组成；所述换热板片的表面分布有凸起，且其环形面上加工有两个圆孔，将两个换热板片环形面上的两个圆孔分别焊接在一起形成板片对；两个以上板片对同轴放置，分别将相邻两板片对的内圆及外圆焊接，构成板片芯体(6)；板片芯体(6)中，板片芯体(6)的中心孔及每个板片对中两板片之间通道构成壳程通道，板片芯体(6)中心孔两侧的圆孔及板片对与板片对之间流道构成板程流道；
所述板片芯体(6)固定安装在壳体(1)内部，板片芯体(6)与壳体(1)之间的环形空间为气液分离空间；在所述壳体(1)的一侧端面上：板片芯体(6)内圆孔所在位置加工塔顶气入口(5)，所述塔顶气入口(5)与壳程通道贯通；板片芯体(6)环形面上两个圆孔对应的位置各设置一个管嘴，分别用作循环水入口(2)和循环水出口(4)，所述循环水入口(2)和循环水出口(4)与板程流道贯通，板程流道的底部密封；同时在壳体(1)该侧端面上加工酸性气出口(3)；在所述壳体(1)另一侧的端面上加工冷凝液出口(7)；所述酸性气出口(3)及冷凝液出口(7)分别与气液分离空间贯通；
在所述壳体(1)上设置有两个冷凝液出口，两个冷凝液出口分别与T形溢流管水平部分的两端相连，T形溢流管竖直部分的底部伸入液封装置；
所述换热板片为钛板片。
2.如权利要求1所述的溶剂再生塔顶内置板壳式冷凝器，其特征在于，所述壳体(1)的直径为板片芯体(6)直径的1.5倍以上。
3.如权利要求1所述的溶剂再生塔顶内置板壳式冷凝器，其特征在于，所述换热板片的表面均匀分布有弧形凸棱，呈波纹状。
4.如权利要求1所述的溶剂再生塔顶内置板壳式冷凝器，其特征在于，所述换热板片的表面均匀分布有球凸和球凹；形成板片对时，两个换热板片相对面的球凹与球凹对应，球凸与球凸对应。
5.如权利要求4所述的溶剂再生塔顶内置板壳式冷凝器，其特征在于，所述球凸和球凹的深度为2～5毫米，直径为8～15毫米。
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