CN201889096U

CN201889096U - 换热分离器

Info

Publication number: CN201889096U
Application number: CN2010205403044U
Authority: CN
Inventors: 李永旺; 马林玉; 邵华鑫; 曹立仁; 余晓忠; 白亮
Original assignee: SYNEFUELS CHINA Inc; Zhongke Synthetic Oil Technology Co Ltd
Current assignee: SYNEFUELS CHINA Inc.
Priority date: 2010-09-17
Filing date: 2010-09-17
Publication date: 2011-07-06
Anticipated expiration: 2020-09-17

Abstract

本实用新型公开了一种换热分离器，包括壳体、换热器以及分离器，所述换热器位于壳体内腔上部，所述分离器位于壳体内腔下部，所述分离器包括叶片式分离内件，所述叶片式分离内件固定在所述壳体上，并覆盖于整个冷凝液面上方，所述换热器的热介质流体出口管穿过所述叶片分离内件，***到所述冷凝液内。该换热分离器的设计可有效地减少气体流通阻力，并可满足处理大气流量的需要，可以在实现气体流体换热降温的同时，分离出其冷凝液及原料气中含有的固体杂质。本实用新型结构紧凑，占地面积小，可大幅度地降低设备制造和运行成本，简化生产操作流程。

Description

换热分离器

技术领域

本实用新型涉及一种换热分离器，具体来说，涉及一种应用于石油化工、煤化工、天然气化工、精细化工、食品加工及其它需要换热分离工艺领域的换热分离器。

背景技术

在工业生产过程中，经常出现大量的气体换热降温的场合，当温度低于气体的露点时就会出现冷凝液。为了后续生产的顺利进行，通常需要将气体和冷凝液进行分离，一般情况下整个过程是分别通过换热器和分离器来分步实现的。其中换热器和分离器是独立的两套设备，通过工艺流程连接起来进行使用，分别发挥各自的功能。这会导致设备占用场地面积大，连接管线复杂，增加结构负荷，安装工作量大，并且不同功能的设备分别进行调试运行和管理时会增加工作难度。

针对上述换热器和分离器相分离的设备存在的缺陷，在现有技术中还提出了一种将换热和分离两种功能集于一体的换热分离器，可以实现换热与分离一体化功能，目前这种设备的结构很多，但是现有的设备或者是内部结构复杂，或者是处理原料气的通量有限，例如专利号为ZL200720103922.0的实用新型专利所示的结构。由于换热器与分离器之间是非直通连接，处理大通量的原料气时，连接会造成内部气体流通阻力大，并且，在换热前后温差大的情况下，用于进行内部冷凝的换热器可能会产生位移应力，从而使设备受力加速破损。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述缺点，提供一种集换热和分离功能于一体的换热分离器，该换热分离器结构简单、合理，能够处理大气流量的原料。

本实用新型提供了一种换热分离器，包括壳体、换热器以及分离器，所述换热器位于壳体内腔上部，所述分离器位于壳体内腔下部，所述分离器包括叶片式分离内件，所述叶片式分离内件固定在所述壳体上，并覆盖于整个冷凝液面上方，所述换热器的热介质流体出口管穿过所述叶片分离内件，***到所述冷凝液内。

本实用新型的优点为：

1.集换热与分离功能于一体，与分别采用换热器和分离器相比，体积减小，占地面积减小，省去两设备之间相连管线，降低了设备制造及运行成本，简化了生产操作程序。

2.流体在流动时阻力小。

3.适合于大温差的气体流体换热降温。

4.适合于产生大液相冷凝量的生产。

5.适合于大气相量的生产。

6.可处理含有固体物料的气相流体。

下面结合附图和具体实施例对本实用新型的技术方案进行详细地说明。

附图说明

图1为本实用新型实施例一的换热分离器结构示意图；

图2为图1中A的局部放大图；

图3A-3B为本实用新型换热分离器中叶片式分离内件的局部结构示意图；

图4为本实用新型另一实施例的换热分离器结构示意图；

图5为图4中支撑架的俯视示意图。

附图标记：

1-热介质流体入口；2-冷介质流体出口；3-换热器；4-膨胀节；5-分离器；6-冷凝液出口；7-热介质气相流体出口；8-冷介质流体入口；9-壳体；11-热介质流体出管；12-隔板；13-叶片；131-连接部；50-支撑架；51-套管；52-辐条。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型一具体实施例所述的换热分离器，该换热分离器包括壳体9、换热器3、分离器5，换热器3所在的区域称为换热区，分离器5所在的区域称为分离区。

所述换热器3固定于所述壳体9内腔上部，其具有热介质流体通道和冷介质流体通道，热介质流体通道包括多个相互分离的流体子通道，如图1所示的多个细管，所述多个流体子通道的入口与位于壳体顶部的热介质流体入口1相连通，所述多个流体子通道的出口与热介质流体出口管11相连通。

其中，所述换热器3中的流体子通道可以为板式结构或管式结构，也就是说，所述换热器3可以为板式换热器或单管程的管式换热器，热介质流体入口1凸出设于壳体9顶部，热介质流体出口管11位于整体换热器的下部，所述热介质流体出口管为直通式结构而冷介质流体入口8与冷介质流体出口2分别凸出于壳体9两个相对侧面的下部和上部，冷介质流体通道包括壳体9和与所述壳体9固定的隔板12。

如图1所示，所述热介质流体出口管11与所述隔板12固定连接在一起，并穿过所述隔板12和分离器5中的叶片分离内件，***到所述冷凝液内。其中，隔板12的作用之一是作为冷介质流体通道的一个组成部分，实现换热区和分离区的隔离，从而将换热功能和分离功能分割开，阻止冷介质流体流入到分离区，分离出来的气相流体流入到换热区。作用之二是用于支撑和固定热介质流体出口管11。

在所述热介质流体出口管11穿出所述隔板12前的位置设置有可伸缩的膨胀节4，如图1所示。由于换热器的管程和壳程所走的介质温度是不相同的(冷、热介质)，热涨所产生的伸长量也是有区别的，与热介质流体通道相连的热介质流体出口管11将向下伸长，而热介质流体出口管11需要固定，如本实施例所示，固定在隔板12上，如果没有该膨胀节4，则热介质流体通道产生的过多的伸长量无法释放，则会产生较大的位移应力，这将对换热器产生破坏的作用。而通过该膨胀节4，能很好地释放该位移应力。

所述分离器5为重力分离器，位于壳体9内腔下部，所述分离器 5包括一组叶片式分离内件，所述叶片式分离内件固定在壳体9上，覆盖于整个冷凝液面上方，如图1所示。所述叶片式分离内件包括多个倾斜放置的叶片13，相邻两个叶片13之间留有一定的空隙。整体分离器5上设有一上下惯通的通孔，热介质流体出口管11从隔板12穿出后经过该通孔，热介质流体出口管11的末端经过分离器5，***冷凝液下。

关于所述叶片式分离内件，如图1所示，所述叶片式分离内件为一组，且为直板式，其局部放大图如图3A所示，叶片式分离内件包括叶片13和用于固定叶片和壳体的连接部131，所述叶片13为一直板式，其横截面为一菱形或矩形。所述叶片13的横截面也可以为波纹式，如图3B所示。

当然，所述叶片式分离内件也可以是多组，顺序设置成一层，或者是分成上下多层设置。另外，在本实用新型中，叶片分离内件的叶片的形状及相互之间的空隙可以根据具体应用作适当的调整。

另外，在每个叶片上、面对冷凝液面的那一表面上设有一个或多个导液槽，用于输导冷凝在叶片上的液体。

热介质流体的出口管11的另一端进入分离器5，穿过叶片式分离内件13，***到冷凝液面下。经过换热的夹带有气相、液相和固相的流体通过热介质流体的出口管11伸入到冷凝液面下，固相的杂质等颗粒由于比重的差异，沉降到冷凝液的底部，气相流体会以气泡的形式浮出液面，从而进入冷凝液上的气相区，这样就实现了气、液、固的三相初步分离。

当气相流体以气泡的形式浮出液面时，向上运动，从叶片式分离内件13之间的间隙通过时，所述气相流体中含有的小液滴被叶片挡住，在叶片上的导液槽凝聚，当凝聚成大液滴时，依靠液滴的自重，使其滴入下部的冷凝液中。由于分离器5内的叶片式分离内件13呈整体覆盖式结构，因而在换热时能够减少含液滴气体的逃逸，并有效增加了分离面积。

当气相流体以气泡的形式浮出液面时，由于气泡越小，携带的液体就越少，因此，在本实用新型的一个实施例中，热介质流体的出口管11伸入到冷凝液面下的一端，即末端为呈锯齿状，如图2所示，所述锯齿角度α为30°～90°或45°～75°或60°，易于产生较小的气泡，并利于气相流体的均匀扩散。

分离后的气相流体在位于壳体9下部侧面凸起的热介质气相流体出口7中流出，冷凝液自位于壳体9正下方凸出的冷凝液出口6流出。

另外，图1所示为本实用新型的一个具体实施例，其中，热介质流体出口管11靠隔板12来支撑，也可以不用隔板支撑固定，如在叶片式分离内件上的通孔处，设置一与壳体相连接的支撑架50，如图4、5所示，该支撑架包括位于所述叶片分离内件中的套管51和辐条52，所述套管51为一个，所述辐条52为多个，所述辐条52的一端固定在所述套管51上，另一端固定在所述壳体9上，热介质流体的出口管11穿过并固定在套管51上，在所述热介质流体出口管11穿过所述套管51前的位置设置有可伸缩的膨胀节4。与套管51相连接的辐条52以该套管的中心为圆心呈发散状，并固定在壳体9上。辐条52的个数可以为多个，如图5所示，为8根。

综上所述，由于将换热器换热后的热介质流体通过直通管送到分离区，气相流体流动阻力小，因而本实用新型可以进行大通量原料气的处理。与现有技术中的换热器与分离器分离的换热分离器相比，体积减小，占地面积减小，并同时省去两设备之间相连管线，降低了设备制造及运行成本，简化了生产操作程序。

另外，本实用新型的分离区采用二次分离，即通过热介质流体的出口管将换热后的流体通入到冷凝液面下进行初步分离，再由分离器进行气液分离，由于分离器为整体式覆盖结构，增加了有效的分离面积，因此分离效果好。

以上已详细描述了本实用新型的实施方案，对本领域技术人员来说很显然可以做很多改进和变化而不会背离本实用新型的基本精神。所有这些变化和改进都在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种换热分离器，包括壳体、换热器以及分离器，所述换热器位于壳体内腔上部，所述分离器位于壳体内腔下部，所述分离器包括叶片式分离内件，其特征在于，所述叶片式分离内件固定在所述壳体上，并覆盖于整个冷凝液面上方，所述换热器的热介质流体出口管穿过所述叶片分离内件，***到所述冷凝液内。

2.如权利要求1所述的换热分离器，其特征在于，所述热介质流体出口管为直通式结构。

3.如权利要求1或2所述的换热分离器，其特征在于，所述热介质流体出口管的末端呈锯齿形状。

4.如权利要求3所述的换热分离器，其特征在于，所述热介质流体出口管末端的锯齿结构的角度为30°～90°或45°～75°或60°。

5.如权利要求1所述的换热分离器，其特征在于，所述叶片式分离内件为一组或多组，当为多组时，多组叶片式分离内件顺序设置为一层，或上下设置成多层。

6.如权利要求1或5所述的换热分离器，其特征在于，所述叶片式分离内件包括多个相互之间具有间隙的叶片。

7.如权利要求6所述的换热分离器，其特征在于，在所述叶片的面向冷凝液面的表面设有一个或多个导液槽。

8.如权利要求1所述的换热分离器，其特征在于，所述换热器包括热介质流体通道和冷介质流体通道；

其中，所述热介质流体通道包括多个相互分离的流体子通道，所述多个流体子通道的入口均与位于壳体顶部的热介质流体入口相连通，所述多个流体子通道的出口均与所述热介质流体出口管相连通；

所述冷介质流体通道包括壳体和与所述壳体固定的隔板，所述热介质流体出口管依次穿过所述隔板和所述叶片分离内件，***到所述冷凝液内。

9.如权利要求8所述的换热分离器，其特征在于，所述热介质流体出口管与所述隔板固定连接在一起，在所述热介质流体出口管穿出所述隔板前的位置设置有可伸缩的膨胀节；

或者，所述分离器还包括有支撑架，支撑架包括位于所述叶片分离内件中的套管和辐条，所述辐条的一端固定在所述套管上，另一端固定在所述壳体上，所述热介质流体出口管穿过并固定在所述套管上，在所述热介质流体出口管穿过所述套管前的位置设置有可伸缩的膨胀节。

10.如权利要求8或9所述的换热分离器，其特征在于，所述流体子通道为板式结构或管式结构。