專利名稱：一種多液相平行分布的換熱器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種多液相蒸發(fā)的換熱器，尤其涉及該換熱器中多液相液體的進口結 構。
背景技術：
在石油煉制等多種化工過程中，都要用到由多種組分組成的氣體混合物，這些氣 體混合物可以通過相應的液體蒸發(fā)氣化后得到。如果涉及的液體相互溶解，則可以先把這 些液體混合成一種液體后蒸發(fā)，但是當涉及的液體存在不互溶時，常規(guī)做法是把多種液體 分別蒸發(fā)后再混合。例如在用乙苯制苯乙烯過程中，反應器的進料主要為氣體乙苯和水蒸 汽，液相的乙苯和水不互溶會分層，所以需要先把乙苯和水分別蒸發(fā)成氣相，再混合后進入 反應器。同樣的在熱裂解過程中，氣相的碳氫化合物和水蒸汽在混合后進入裂解加熱器，之 前也是先單獨蒸發(fā)。實際操作已經(jīng)證實不互溶的液體能在換熱管內(nèi)被有效的蒸發(fā)。在對兩種不互溶的 液體進行蒸發(fā)時，混合液相的泡點比任何一種液體的泡點都要低，即不互溶的液體在蒸發(fā) 過程中能形成共沸。所以通過不互溶液體共沸時泡點降低的特性，可以利用溫度更低的熱 媒，或者在使用相同熱媒時所需要的傳熱面積可以降低。這對節(jié)能降耗具有積極意義。專利US4765398公開一種蒸發(fā)至少兩種不互溶液體的方法。US4765398典型方法是在立式換熱器中，把換熱管向下延伸出下管板，并在每根換 熱管上設置2個進料孔；重液相和輕液相按比例分別進入換熱器的下封頭，利用不互溶及 密度差，在換熱器的下封頭中形成分層；把分層界面設計控制在2個換熱管進料孔的中間， 在操作時2個進料孔分別通過輕液相和重液相，混合的液相在垂直的換熱管內(nèi)被加熱蒸 發(fā)。由于下封頭中兩液相在2個進料孔中的分配，以及液體在不同換熱管中的分配， 都需要有穩(wěn)定的液體分界面，所以把分層界面設計控制在2個換熱管進料孔的中間是實現(xiàn) 不互溶液體蒸發(fā)的關鍵。界面的形成和維持和主要靠壓力平衡，在下封頭中不同高度及流 動引起的壓降等，都會影響其內(nèi)部各處的壓力分布。為了便于描述，把同一換熱管的不同進料孔進口壓力的差值表示為dP，下同。具有 相同dP值的換熱管中進入的不同液體的比例也基本相同，所以要達到良好的共沸、使各換 熱管內(nèi)的不同液體比例均一，關鍵是保證所有換熱管的dP值相同或相近。dP值偏差越大， 進入換熱管液體比例差異也就越大。如圖1、2所示為現(xiàn)有技術中多液體蒸發(fā)換熱器的結構示意圖，圖3為現(xiàn)有技術中 多液體在換熱管分布過程中的流路示意圖。其中位于上層的流體A在分布過程中，流路主 要為與管板8相平行、在換熱管之間穿行的平行流路20 ；位于下層的流體B除了有一部分 為平行流路21外，還有一部分為不通過換熱管之間穿行的錯流流路22進行分配。這就造 成了邊緣區(qū)域換熱管17的dP值與中心區(qū)域換熱管18的dP值具有差異，并且隨著換熱器 直徑增加、換熱管增多，之間的差異會逐步加大。
這種中心區(qū)域與邊緣區(qū)域管子dP值的差異，是多液體蒸發(fā)換熱器設計的關鍵和 難點。不單會造成操作容易波動，而且還影響操作彈性，給換熱器的制造設計增加難度。如 果不能使各換熱管的dp值趨于相同，則多種液體在每根換熱管中的分配就無法均勻，從而 影響換熱管內(nèi)共沸的形成，最終使換熱器的效率低下或無法達到預計的換熱效果。現(xiàn)有的 技術特點限制了設備的進一步大型化，并且具有操作容易波動的缺點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的是以往技術中的設備大型化難度及操作中容易波動的問題，本 發(fā)明采用的技術方案如下一種多液相平行分布的換熱器，立式操作，換熱管在下封頭中延伸，并在換熱管的 下端部設置分布板；在下管板與分布板之間的換熱管上設置進料孔。所述多液相平行分布的換熱器，其特征在于進入下封頭的多種液體在下封頭內(nèi)會 形成分層，分層數(shù)為二層或二層以上。所述多液相平行分布的換熱器，其特征在于會形成分層的多種液體分別進入下封 頭。
所述多液相平行分布的換熱器，其特征在于每一個液體分層在換熱管上至少有一 個進料孔。所述多液相平行分布的換熱器，其特征在于分布板把下封頭分割成分布區(qū)和流動區(qū)。所述多液相平行分布的換熱器，其特征在于液體從分布區(qū)進入換熱管，從流動區(qū) 液體無法進入換熱管。所述多液相平行分布的換熱器，其特征在于流動區(qū)為無限小。本發(fā)明中，通過分布板的設置、開孔方式的改進等技術方案，分層的不同流體在換 熱管分布過程中的主要流路為相互平行的平行流路，使多液體蒸發(fā)的換熱器具有換熱管dP 值均一的特性，確保了進入換熱管的液體比例相同，提高了共沸的效果。從根本上解決了以 往技術中設備大型化難度及操作中容易波動的問題。另外分布板的設置，對延伸的換熱管具有良好的支撐作用，可以防止操作過程中 換熱管的振動，防止損壞；對下封頭中的液體也有一定的阻尼效果，可以防止由于液體上下 晃動引起的分界面不穩(wěn)的問題，進一步了提高操作穩(wěn)定性。


圖1是現(xiàn)有裝置的結構示意圖。圖2是圖1的N-N方向剖視圖。圖3是現(xiàn)有裝置中多液相流體流路示意圖。圖4是本發(fā)明裝置的結構示意圖。圖5是圖4的M-M方向剖視圖。圖6是本發(fā)明裝置中多液相流體流路示意圖。圖1 6中，1熱媒進口，2熱媒出口，3液體A進口，4液體B進口，5管側出口，6換 熱器，7換熱管，8管板，9分布板，10殼側，11上封頭，12下封頭，13進料孔A，14進料孔B，15分布區(qū)，16流動區(qū)，17邊緣區(qū)域換熱管，18中間區(qū)域換熱管，19分界面，20液體A平行流路，21液體B平行流路，22液體B錯流流路。
具體實施例方式結合典型的兩液相情況，結合圖4-6本發(fā)明結構示意圖對發(fā)明內(nèi)容及特點做進一 步說明，本發(fā)明內(nèi)容包括但不僅限于此。立式操作的換熱器6，換熱管7在下封頭12中延伸出下管板8;在換熱管的下端部 設置分布板9，分布板把下封頭12分割成分布區(qū)15和流動區(qū)16 ；會分層的兩液體從液體A 進口 3和液體B進口 4分別進入下封頭，在分布區(qū)內(nèi)形成分界面18 ；在分布區(qū)內(nèi)的每根換 熱管上都設置兩個進料孔，為進料孔A13和進料孔B14，分別位于分界面的上和下；兩種液 體按進料比例分別通過進料孔A和進料孔B進入換熱管并混合，在從熱媒進口 1進入的熱 媒作用下加熱蒸發(fā)，然后從管側出口 5出料。圖6為本發(fā)明多液相流體流路示意圖，圖中分層的液體A和液體B在換熱管分布 過程中，流路主要為與管板8相平行、在換熱管之間穿行的平行流路20和21。對于同一換 熱管，液體A和液體B所經(jīng)過的路線和距離基本相同，各換熱管的dP也就基本一致，從根本 上消除了現(xiàn)有技術中邊緣區(qū)域換熱管17的dP值與中心區(qū)域換熱管18的dP值存在的差異， 從而確保了進入換熱管中的液體比例相同。并且這種dP值均一的特性不隨換熱器加大、換 熱管增加而改變。實施例乙苯-水共沸蒸發(fā)器，如圖4所示，換熱器6的管側在常壓下操作。換熱器直徑為 3000mm，共設置Φ 25的換熱管7700根。400t/h的乙苯進入液體進口 3，200t/h的水進入液 體進口 4，在下封頭12中形成分層；為了分布均勻，管口 3徑向設置，并在換熱器四周均分 為4個，管口 4軸向設置；分布板9為圓形，外邊緣聚下封頭12的內(nèi)表面間距5mm，并且在 4個乙苯進料對應處開寬100mm、深20mm的4個凹槽。每根換熱管7在分布區(qū)15中開有2 個小孔，分別位于分界面19的上下，進料孔13進乙苯，進料孔14進水。乙苯-水在換熱管內(nèi)形成的混合物在100°C的熱媒作用下蒸發(fā)。在常壓下水的沸 點約為100°C，乙苯沸點約為136°C。所以通過此換熱器實現(xiàn)了對低溫熱媒的利用，為節(jié)能 降耗提供了很好的手段。解決了現(xiàn)有技術由于液體分布問題對設備大型化限制的問題，并且提高了操作的穩(wěn)定。
權利要求
一種多液相平行分布的換熱器，立式操作，換熱管在下封頭中延伸，并在換熱管的下端部設置分布板；在下管板與分布板之間的換熱管上設置進料孔。
2.根據(jù)權利要求1所述多液相平行分布的換熱器，其特征在于進入下封頭的多種液體 在下封頭內(nèi)會形成分層，分層數(shù)為二層或二層以上。
3.根據(jù)權利要求2所述多液相平行分布的換熱器，其特征在于會形成分層的多種液體 分別進入下封頭。
4.根據(jù)權利要求2所述多液相平行分布的換熱器，其特征在于每一個液體分層在換熱 管上至少有一個進料孔。
5.根據(jù)權利要求1所述多液相平行分布的換熱器，其特征在于分布板把下封頭分割成 分布區(qū)和流動區(qū)。
6.根據(jù)權利要求5所述多液相平行分布的換熱器，其特征在于液體從分布區(qū)進入換熱 管，從流動區(qū)液體無法進入換熱管。
7.根據(jù)權利要求5所述多液相平行分布的換熱器，其特征在于流動區(qū)為無限小。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種多液相平行分布的換熱器，通過立式操作，換熱管在下封頭中延伸，并在換熱管的下端部設置分布板，在下管板與分布板之間的換熱管上設置進料孔；多種液體分別進入下封頭并在下封頭內(nèi)會形成分層，分層數(shù)為二層或二層以上，每一個液體分層在換熱管上至少有一個進料孔；分布板把下封頭分割成分布區(qū)和流動區(qū)，液體從分布區(qū)進入換熱管，從流動區(qū)液體無法進入換熱管，流動區(qū)可以為無限小的技術方案，從根本上解決了以往技術中設備大型化難度及操作中容易波動的問題，取得了很好的技術效果。
文檔編號F22B1/16GK101825271SQ20091004717
公開日2010年9月8日 申請日期2009年3月6日 優(yōu)先權日2009年3月6日
發(fā)明者吳德榮, 沈江, 葛春方 申請人:中國石油化工股份有限公司;中國石化集團上海工程有限公司