CN109307442A - 一种基于单一换热器回收流体相分离中热量的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于单一换热器回收流体相分离中热量的方法，包括一个换热器、相分离前流体、分离相流体一和分离相流体二；相分离前流体通过换热器的一边后，变成改变温度后相分离前流体；分离相流体一经过换热器另一边的一部分，与流入的相分离前流体换热后成为改变温度后分离相流体一；分离相流体二经过换热器的另一边的第二部分，与流入的相分离前流体换热后成为改变温度后分离相流体二；分离相流体一、二同时经过换热器的同一边，相分离前流体通过换热器时，吸收分离相流体一、二散发的热量，成为改变温度后的相分离前流体。本发明方法不需要控制流入流体的分流，也不会因为控制分流而产生额外的压降，同时整个控制过程简单，换热器的成本低。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于单一换热器回收流体相分离中热量的方法，属于化工能源技术领域。
背景技术
在化工生产过程中，通常会将某一种流体通过相分离产生两种流体。通常相分离是通过改变流体温度而实现的。改变流体温度需要热交换，而利用高温流体和低温流体之间的热交换可以回收过程中的热量，减少流程中的热损耗。
通常的做法是将流入的流体分为两部分，一部分和分离相中一相热交换，另一部分和分离相中另一相热交换达到热量回收的目的。
在将流体分成两部分的过程中需要阀门来控制两部分的比例以达到最佳回收目的。过程相对比较复杂，而且产生的压降有时会影响进程。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种基于单一换热器回收流体相分离中热量的方法，不需要控制流入流体的分流，也不会因为控制分流而产生额外的压降，同时整个控制过程简单，换热器的成本低。
为了实现上述目的，本发明采用的一种基于单一换热器回收流体相分离中热量的方法，包括一个换热器、相分离前的流体、分离相流体一和分离相流体二；
所述相分离前流体通过换热器的一边后，变成改变温度后相分离前流体；
所述分离相流体一经过换热器另一边的一部分，与流入的相分离前流体换热后成为改变温度后分离相流体一；
所述分离相流体二经过换热器的另一边的第二部分，与流入的相分离前流体换热后成为改变温度后分离相流体二；
其中，所述分离相流体一、分离相流体二同时经过换热器的同一边，相分离前流体通过换热器时，吸收分离相流体一、二散发的热量，成为改变温度后的相分离前流体。
作为改进，所述换热器为管壳式换热器，换热器内设有不少于两个管程和一个壳程；
所述相分离前流体经换热器的一端通过换热器的壳程，所述分离相流体一、二分别同时经换热器的另一端通过换热器的管程，且分离相流体一通过换热器的管程一、分离相流体二通过换热器的管程二；
所述相分离前流体通过换热器的壳程时，同时吸收管程一内分离相流体一、管程二内分离相流体二的热量。
作为改进，所述相分离前的流体由上至下通过换热器的壳程。
作为改进，所述管壳式换热器包括换热器壳体、通过封板安装在换热器壳体内的传热管束、位于换热器壳体两端的封头；
所述传热管束及两端的封头形成管程，管程包括管程一和管程二，所述管程一的两端分别与换热器壳体外部的管程进口一、管程出口一连通，管程二的两端分别与换热器壳体外部的管程进口二、管程出口二连通；
所述传热管束与换热器壳体之间形成壳程，壳程的两端分别与换热器壳体外部的壳程进口、壳程出口连通，所述换热器壳体内部相间设有若干用于改变壳程内流体介质流向的上折流板和下折流板；
所述分离相流体一从换热器封头处的管程进口一流入管程一内，经换热后成为改变温度后分离相流体一，然后从管程出口一流出；
所述分离相流体二通过管程进口二流过换热器后，成为改变温度后分离相流体二，然后从管程出口二流出；
所述相分离前流体从换热器壳体上的壳程进口流入换热器内，在经过折流板的改变流向作用下，所述相分离前流体同时与分离相流体一、分离相流体二进行热交换成为改变温度后相分离前流体，经壳程出口流出。
作为改进，所述的管壳式换热器中部设有横隔板，通过横隔板将所述管程一、管程二和壳程分别分为上、下两部分。
作为改进，所述换热器采用板式换热器，换热器内设有若干换热板片，所述换热板片上开有用于流体流通的孔，多个换热板片之间的流通孔通过内衬连通为流体通道；
所述相分离前的流体经换热器的一端通过板式换热器的流体通道一；
所述分离相流体一通过板式换热器的流体通道二；所述分离相流体二通过板式换热器的流体通道三。
作为改进，若所述换热器只有单一方向的流体通道，则所述相分离前的流体由上至下通过换热器的流体通道一。
作为改进，所述流体通道二、流体通道三的流动方向相同，所述流体通道一的流动方向与流体通道二、流体通道三的方向相反。
与现有技术相比，本发明的热量回收方法，仅采用一个换热器，然后依靠相分离前流体经换热器的一端通过换热器，分离相流体一、二分别同时经换热器的另一端通过换热器，这样，相分离前的流体通过换热器时，就会同时吸收分离相流体一、分离相流体二的热量，实现热量的回收。该方法不需要控制流入流体的分流，也不会因为控制分流而产生额外的压降，同时整个控制过程简单，换热器的成本低。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明在管壳式换热器内的热量回收示意图；
图3为本发明在一种管壳式换热器内的热量回收示意图；
图4为本发明在另一种管壳式换热器内的热量回收示意图；
图5为本发明在板式换热器内的热量回收示意图；
图6为本发明在一种板式换热器内的热量回收结构示意图；
图中：1、相分离前流体，2、改变温度后相分离前流体，3、外加热源，4、完全相分离，5、分离相流体一，6、换热器，7、改变温度后分离相流体一，8、改变温度后分离相流体二，9、分离相流体二，10、右侧封板一，11、右侧封板二，12、壳程进口，13、上折流板，14、管程进口二，15、管程进口一，16、左侧封板一，17、左侧封板二，18、壳程出口，19、下折流板，20、管程出口二，21、管程出口一，22、横隔板，23、流体通道一，24、流体通道二，25、流体通道三。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术术语和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同，本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
一种基于单一换热器回收流体相分离中热量的方法，包括一个换热器、相分离前流体1、分离相流体一5和分离相流体二9；
所述相分离前流体1通过换热器的一边后，变成改变温度后相分离前流体2；
所述分离相流体一5经过换热器另一边的一部分，与流入的相分离前流体1换热后成为改变温度后分离相流体一7；
所述分离相流体二9经过换热器的另一边的第二部分，与流入的相分离前流体1换热后成为改变温度后分离相流体二8；
其中，所述分离相流体一5、分离相流体二9同时经过换热器的同一边，相分离前流体1通过换热器时，吸收分离相流体一、二散发的热量，成为改变温度后相分离前流体2。
图1所示为上述方案的一般示意图，其中相分离前流体1通过换热器6的一边后，变成改变温度后相分离前流体2，若是该改变温度后相分离前流体2没有形成要求的相分离，可以从外加热源3继续改变温度，达到完全相分离4。在完全达到相分离后，其中分离相流体一5经过换热器6的另一边的一部分与流入的相分离前流体1换热后成为改变温度后分离相流体一7，从而回收此流程中的热量；另外，分离相流体二9经过换热器6的另一边的第二部分与相分离前流体1换热后成为改变温度后分离相流体二8，从而回收该流程中的热量。
实施例1
一种基于单一换热器回收流体相分离中热量的方法，包括一个换热器、相分离前流体1、分离相流体一5和分离相流体二9，所述换热器内设有不少于两个管程和一个壳程；
所述相分离前流体1经换热器的一端通过换热器的壳程，所述分离相流体一、二分别同时经换热器的另一端通过换热器的管程，且分离相流体一5通过换热器的管程一、分离相流体二9通过换热器的管程二；
所述相分离前流体1通过换热器的壳程时，同时吸收管程一内分离相流体一5、管程二内分离相流体二9的热量。
如图2、图3所示，当采用的换热器为管壳式换热器，所述管壳式换热器包括换热器壳体、通过封板安装在换热器壳体内的传热管束、位于换热器壳体两端的封头；
所述传热管束及两端的封头形成管程，管程包括管程一和管程二，所述管程一的两端分别与换热器壳体外部的管程进口一15、管程出口一21连通，管程二的两端分别与换热器壳体外部的管程进口二14、管程出口二20连通；
所述传热管束与换热器壳体之间形成壳程，壳程的两端分别与换热器壳体外部的壳程进口12、壳程出口18连通，所述换热器壳体内部均匀间隔的设有若干用于改变壳程内流体介质流向的上折流板13和下折流板19；
另外，通过左侧封板一16、右侧封板一10将管程一与管程二相隔离，通过左侧封板二17、右侧封板二11将管程二与壳程相隔离，确保相分离前流体1、分离相流体一5和分离相流体二9分别各自按照设定的流向有序流动；
所述分离相流体一5从换热器封头处的管程进口一15流入管程一内，经换热后成为改变温度后分离相流体一7，然后从管程出口一21流出；
所述分离相流体二9通过管程进口二14流过换热器6后，成为改变温度后分离相流体二8，然后从管程出口二20流出；
所述相分离前流体1从换热器壳体上的壳程进口12流入换热器内，在经过折流板的改变流向作用下，所述相分离前流体1同时与分离相流体一5、分离相流体二9进行热交换改变温度成为改变温度后相分离前流体2，经壳程出口18流出。
最终，流入换热器6的壳程内的相分离前流体1，经过热交换改变温度成为改变温度后相分离前流体2；而相分离后的分离相流体一5通过管程一流过换热器6后成为改变温度后分离相流体一7，分离相流体二9通过管程二流过换热器6成为改变温度后分离相流体二8。两相通过的管程比例可以是1：1，也可以由这两种流体的热传导性能决定。
作为管壳式换热器，流体可以以竖直方式流过换热器，一般相分离前流体应该以从上到下的流过方式，以免在通过换热器时发生部分相变的时候因两相的比重差导致分布不均。另外，如图3所示，也可以以水平方式流过换热器，另外，为了提高热交换的效率，可以在图4的管壳式换热器内增设横隔板22，通过横隔板22将所述管程一、管程二和壳程分别各自分为连通的上、下两部分，相应的，在换热器的内部、及横隔板22的上下两侧分别规则布置若干上折流板13和下折流板19，这样就可以增加流体介质在管程内的流动时间，提高了管程内的流体介质和壳程内流体介质的热量交换效率。
实施例2
如图5、图6所示，一种基于单一换热器回收流体相分离中热量的方法，所述换热器采用板式换热器，换热器内设有若干换热板片，所述换热板片上开有用于流体流通的孔，多个换热板片之间的流通孔通过内衬连通为流体通道；
所述相分离前流体1经换热器的一端通过板式换热器的流体通道一23，经过热交换变成改变温度后相分离前流体2；
所述分离相流体一5通过板式换热器的流体通道二24，成为改变温度后分离相流体一7；所述分离相流体二9通过板式换热器的流体通道三25，成为改变温度后分离相流体二8。
若所述换热器只有单一方向的流体通道，则所述相分离前的流体由上至下通过换热器的流体通道一；若一个流道在板式换热器有几个来回，则相分离前流体1、分离相流体一5、分离相流体二9的相对流向和位置应该如图5所示，即所述流体通道二、流体通道三的流动方向相同，所述流体通道一的流动方向与流体通道二、流体通道三的方向相反。另外，流体通道二和流体通道三的比例可以是1：1，也可以根据改变温度后分离相流体一和改变温度后分离相流体二的流体力学性质及热传导性质而设定。
本发明的热量回收方法，仅采用一个换热器，然后依靠相分离前的流体经换热器的一端通过换热器，分离相流体一、二分别同时经换热器的另一端通过换热器，这样，相分离前的流体通过换热器时，就会同时吸收分离相流体一、分离相流体二的热量，实现热量的回收。该方法不需要控制流入流体的分流，也不会因为控制分流而产生额外的压降，同时整个控制过程简单，换热器的成本低。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种基于单一换热器回收流体相分离中热量的方法，其特征在于，包括一个换热器、相分离前流体、分离相流体一和分离相流体二；
所述相分离前流体通过换热器的一边后，变成改变温度后相分离前流体；
所述分离相流体一经过换热器另一边的一部分，与流入的相分离前流体换热后成为改变温度后分离相流体一；
所述分离相流体二经过换热器的另一边的第二部分，与流入的相分离前流体换热后成为改变温度后分离相流体二；
其中，所述分离相流体一、分离相流体二同时经过换热器的同一边，相分离前流体通过换热器时，吸收分离相流体一、二散发的热量，成为改变温度后相分离前流体。
2.根据权利要求1所述的一种基于单一换热器回收流体相分离中热量的方法，其特征在于，所述换热器为管壳式换热器，换热器内设有不少于两个管程和一个壳程；
所述相分离前流体经换热器的一端通过换热器的壳程，所述分离相流体一、二分别同时经换热器的另一端通过换热器的管程，且分离相流体一通过换热器的管程一、分离相流体二通过换热器的管程二；
所述相分离前流体通过换热器的壳程时，同时吸收管程一内分离相流体一、管程二内分离相流体二的热量。
3.根据权利要求2所述的一种基于单一换热器回收流体相分离中热量的方法，其特征在于，所述相分离前的流体由上至下通过换热器的壳程。
4.根据权利要求2所述的一种基于单一换热器回收流体相分离中热量的方法，其特征在于，所述管壳式换热器包括换热器壳体、通过封板安装在换热器壳体内的传热管束、位于换热器壳体两端的封头；
所述传热管束及两端的封头形成管程，管程包括管程一和管程二，所述管程一的两端分别与换热器壳体外部的管程进口一、管程出口一连通，管程二的两端分别与换热器壳体外部的管程进口二、管程出口二连通；
所述传热管束与换热器壳体之间形成壳程，壳程的两端分别与换热器壳体外部的壳程进口、壳程出口连通，所述换热器壳体内部相间设有若干用于改变壳程内流体介质流向的上折流板和下折流板；
所述分离相流体一从换热器封头处的管程进口一流入管程一内，经换热后成为改变温度后分离相流体一，然后从管程出口一流出；
所述分离相流体二通过管程进口二流过换热器后，成为改变温度后分离相流体二，然后从管程出口二流出；
所述相分离前流体从换热器壳体上的壳程进口流入换热器内，在经过折流板的改变流向作用下，所述相分离前流体同时与分离相流体一、分离相流体二进行热交换成为改变温度后相分离前流体，经壳程出口流出。
5.根据权利要求4所述的一种基于单一换热器回收流体相分离中热量的方法，其特征在于，所述的管壳式换热器中部设有横隔板，通过横隔板将所述管程一、管程二和壳程分别分为上、下两部分。
6.根据权利要求1所述的一种基于单一换热器回收流体相分离中热量的方法，其特征在于，所述换热器采用板式换热器，换热器内设有若干换热板片，所述换热板片上开有用于流体流通的孔，多个换热板片之间的流通孔通过内衬连通为流体通道；
所述相分离前流体经换热器的一端通过板式换热器的流体通道一；
所述分离相流体一通过板式换热器的流体通道二；所述分离相流体二通过板式换热器的流体通道三。
7.根据权利要求6所述的一种基于单一换热器回收流体相分离中热量的方法，其特征在于，若所述换热器只有单一方向的流体通道，则所述相分离前流体由上至下通过换热器的流体通道一。
8.根据权利要求6或7所述的一种基于单一换热器回收流体相分离中热量的方法，其特征在于，所述流体通道二、流体通道三的流动方向相同，所述流体通道一的流动方向与流体通道二、流体通道三的方向相反。
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