多功能傳熱分離單元的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種化工單元，尤其是一種多功能傳熱分離單元，屬于化工裝備【技術(shù)領(lǐng)域】；所述多功能傳熱分離單元塔體由上至下依次設(shè)置有填料段、第一管殼換熱段、第二管殼換熱段和儲(chǔ)液段，所述塔體設(shè)置有進(jìn)液口、出氣口和出液口，所述進(jìn)液口和出氣口設(shè)置于塔體的上部，所述出液口設(shè)置于塔體儲(chǔ)液段；本實(shí)用新型的多功能傳熱分離單元構(gòu)思巧妙、設(shè)計(jì)合理，能夠在一個(gè)塔體內(nèi)實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)的多個(gè)傳熱和傳質(zhì)單元過(guò)程，提高了設(shè)備的集成度，節(jié)約了多個(gè)單元的空間占地，同時(shí)一個(gè)單元操作也降低了控制成本和操作成本，位于第一管殼換熱段上部的分布套管設(shè)計(jì)能夠有效的將原料液沿列管內(nèi)壁切向流下，使第一管殼換熱段和第二管殼換熱段內(nèi)的傳熱傳質(zhì)效率得到提高。
【專利說(shuō)明】多功能傳熱分離單元
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種化工操作單元，尤其是一種多功能傳熱分離單元，屬于化工裝備【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]在化工單元設(shè)備中，通常采用獨(dú)立設(shè)計(jì)的單元進(jìn)行傳熱或者傳質(zhì)，各操作單元之間通過(guò)管道連接，實(shí)現(xiàn)工藝流程，各單元占用面積大、設(shè)備布置零散，且單元控制點(diǎn)多，操作控制繁瑣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的發(fā)明目的在于:針對(duì)上述存在的問(wèn)題，提供一種多功能傳熱分離單元，能夠?qū)鳠岷蛡髻|(zhì)多種功能集中在一個(gè)單元設(shè)備內(nèi)以提高單元的集成度。
[0004]本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下:。
[0005]一種多功能傳熱分離單元，整體結(jié)構(gòu)的傳熱分離單元塔體由上至下依次設(shè)置有填料段、第一管殼換熱段、第二管殼換熱段和儲(chǔ)液段，所述塔體設(shè)置有進(jìn)液口、出氣口和出液口，所述進(jìn)液口和出氣口設(shè)置于塔體的上部，所述出液口設(shè)置于塔體儲(chǔ)液段。
[0006]由于采用了上述結(jié)構(gòu)，所述傳熱分離單元能夠在同一個(gè)塔體內(nèi)實(shí)現(xiàn)原料液的傳質(zhì)和傳熱過(guò)程，原料液通過(guò)進(jìn)液口進(jìn)入塔體內(nèi)，并按照填料段、第一管殼換熱段、第二管殼換熱段和儲(chǔ)液段依次通過(guò)，所述第一管殼換熱段為管殼換熱器的結(jié)構(gòu)，熱源走殼程，原料液走管程，原料液在第一管殼換熱段的列管內(nèi)完成加熱蒸發(fā)或者加熱分解反應(yīng)，產(chǎn)生的氣體通過(guò)列管向上流動(dòng)，通過(guò)填料段時(shí)在填料段內(nèi)進(jìn)一步與原料液進(jìn)行傳質(zhì)和傳熱，通過(guò)填料段的氣體從設(shè)置在塔頂?shù)某鰵饪诓沙?，在第一管殼換熱段經(jīng)蒸發(fā)或者分解后液體繼續(xù)向下流動(dòng)，通過(guò)第二管殼換熱段繼續(xù)傳熱以后，沿列管進(jìn)入塔體底部的儲(chǔ)液段，最終通過(guò)出液口采出，本實(shí)用新型的多功能傳熱分離單元結(jié)構(gòu)緊湊，實(shí)現(xiàn)了同在一個(gè)單元內(nèi)實(shí)現(xiàn)多種單元操作過(guò)程，提高了單元的運(yùn)行和操作效率。
[0007]本實(shí)用新型的多功能傳熱分離單元，所述填料段上部的塔體內(nèi)設(shè)置有分布器，所述進(jìn)液口的管道穿過(guò)塔體與分布器連通。
[0008]由于采用了上述技術(shù)方案，所述分布器能夠用于進(jìn)液口液體的分布，使得在液體能夠在填料段的分布更加均勻，有效的防止出現(xiàn)原料液在填料段內(nèi)出現(xiàn)溝流，擴(kuò)大液體在填料內(nèi)的表面積，提高氣液接觸面積有利于傳熱和傳質(zhì)；基于本技術(shù)方案，從第一管殼換熱段上來(lái)的液體通過(guò)分布器外側(cè)和塔體內(nèi)壁間的空隙至出氣口，而分布器內(nèi)的原料液由于受熱所產(chǎn)生的氣體也通過(guò)其上部的開(kāi)口至出氣口。
[0009]本實(shí)用新型的多功能傳熱分離單元，所述填料段和第一管殼換熱段間設(shè)置有分布套管，分布套管頂部密封，上部設(shè)置有氣孔，中部設(shè)置有一組位于同一高度的切向孔，分布套管下端與第一管殼換熱段的列管在上管板處配對(duì)連通。
[0010]由于采用了上述技術(shù)方案，所述分布套管能夠使得原料液在第一管殼換熱段和第二管殼換熱段的列管內(nèi)壁上形成均勻的液膜，從而提高其傳熱效率，促進(jìn)原料液其蒸發(fā)或者分解，分布套管頂部密封，第一管殼換熱段列管內(nèi)的蒸汽通過(guò)上部設(shè)置有氣孔流出，而切向孔則有利于原料液以列管內(nèi)壁切向流入，有利于在管壁上形成均勻分布的液膜，提高蒸發(fā)或分解效率。
[0011]進(jìn)一步的，所述分布套管頂部所在塔體內(nèi)還設(shè)置有格柵板。
[0012]由于采用了上述技術(shù)方案，所述格柵板能夠用于分布套管的固定，同時(shí)格柵板還能對(duì)氣液的均勻分布起到促進(jìn)。
[0013]本實(shí)用新型的多功能傳熱分離單元，所述第一管殼換熱段列管和第二管殼換熱段列管為一整體結(jié)構(gòu)的列管，所述列管與第一管殼換熱段和第二管殼換熱段間的中管板采用脹接結(jié)構(gòu)連接。
[0014]由于采用了上述技術(shù)方案，由于中管板位于塔體的中部分割第一管殼換熱段和第二管殼換熱段，列管與中管板的焊接難度大，且中管板的兩端采用不同的冷源和熱源，需要進(jìn)行密封以滿足工藝要求，脹接結(jié)構(gòu)連接一方面能夠替代列管與中管板的焊接結(jié)構(gòu)，同時(shí)也能滿足中管板兩側(cè)冷源和熱源的密封要求。
[0015]進(jìn)一步的，所述脹接結(jié)構(gòu)包括中管板和列管，所述中管板上設(shè)置有管孔，且管孔中段的孔壁設(shè)置有一組脹接環(huán)形槽，所述列管穿過(guò)中管板并通過(guò)脹接組合為一體結(jié)構(gòu)。
[0016]由于采用了上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型的中管板和列管間的脹接結(jié)構(gòu)，所述中管板上設(shè)置有管孔，管孔沿長(zhǎng)度方向中部的孔壁上設(shè)置有一組脹接環(huán)形槽，所述中管板在管孔的兩端部是不脹區(qū)，而脹接環(huán)形槽所在的區(qū)域是高強(qiáng)度脹區(qū)，在不脹區(qū)和高強(qiáng)度脹區(qū)之間的過(guò)渡區(qū)是貼脹區(qū)，通過(guò)脹接環(huán)形槽采用脹接操作使得管板和列管間形成高強(qiáng)度的密封圈，進(jìn)一步提高了中管板兩側(cè)的密封需求，特別適合中管板兩側(cè)的壓差較大的工藝條件。
[0017]本實(shí)用新型的多功能傳熱分離單元，所述第一管殼換熱段所在的塔體上設(shè)置有膨脹節(jié)。
[0018]本實(shí)用新型的多功能傳熱分離單元，所述第二管殼換熱段所在的塔體上設(shè)置有膨脹節(jié)。
[0019]由于采用了上述技術(shù)方案，膨脹節(jié)能夠提高第一管殼換熱段和管殼冷凝的熱膨脹變形的補(bǔ)償能力，特別是在同一塔體上同時(shí)設(shè)置有加熱段和冷卻段的工藝情況下，提高了設(shè)備的可靠性。
[0020]本實(shí)用新型的多功能傳熱分離單元，所述出液口通過(guò)伸底管連通至儲(chǔ)液段的底部位置。
[0021]由于采用了上述技術(shù)方案，伸底管是指出口位置高于儲(chǔ)液段底部位置的管道，伸底管一方面可以使塔體的出液口管道設(shè)計(jì)更加靈活和便于操作安裝，另一方面能夠減少儲(chǔ)液段底部液體死角殘留和雜質(zhì)堆積的問(wèn)題。
[0022]本實(shí)用新型的多功能傳熱分離單元，所述第一管殼換熱段的第一換熱源進(jìn)口所在位置的塔體內(nèi)設(shè)置有防沖板，所述第二管殼換熱段第二換熱源進(jìn)口所在位置的塔體內(nèi)設(shè)置有防沖板。
[0023]由于采用了上述技術(shù)方案，所述防沖板能夠?qū)嵩椿虻诙Q熱源進(jìn)口所在位置的列管提供保護(hù)，提高設(shè)備的可靠性和使用壽命。
[0024]綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型的有益效果是:所述多功能傳熱分離單元構(gòu)思巧妙，設(shè)計(jì)合理，能夠在一個(gè)塔體內(nèi)實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)的多個(gè)傳熱和傳質(zhì)單元過(guò)程，提高了設(shè)備的集成度，節(jié)約了多個(gè)單元的空間占地，同時(shí)一個(gè)單元操作也降低了控制方案成本和操作成本，位于第一管殼換熱段上部的分布套管設(shè)計(jì)能夠有效的將原料液沿列管內(nèi)壁切向流下，使第一管殼換熱段和第二管殼換熱段的傳熱傳質(zhì)效率得到提高。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1是本實(shí)用新型的塔體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2是本實(shí)用新型圖1中A點(diǎn)放大示意圖；；
[0027]圖3是本實(shí)用新型圖2中分布套管結(jié)構(gòu)及其安裝示意圖；
[0028]圖4是本實(shí)用新型圖1中B點(diǎn)放大示意圖；
[0029]圖5是本實(shí)用新型圖4中脹接結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖6是本實(shí)用新型圖1中C點(diǎn)放大示意圖。
[0031]圖中標(biāo)記:1-出氣口、2-塔體、3-填料段、4-人孔、5-第一管殼換熱段、6_第一換熱源出口、7-第二管殼換熱段、8-第二換熱源進(jìn)口、9_儲(chǔ)液段、10-出液口、11-進(jìn)液口、12-分布器、13-第一換熱源進(jìn)口、14-折流板、15-膨脹節(jié)、16-第二換熱源出口、17-惰性氣體入口、18-上管板、19-分布套管、20-格柵板、21-列管、22-拉桿、23-氣孔、24-切向孔、25-中管板、26-脹接環(huán)形槽、27-下管板、28-防沖板。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型作詳細(xì)的說(shuō)明。
[0033]為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
實(shí)施例
[0034]本實(shí)用新型的一種多功能傳熱分離單元，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，整體結(jié)構(gòu)的傳熱分離單元塔體2由上至下依次設(shè)置有填料段3、第一管殼換熱段5、第二管殼換熱段7和儲(chǔ)液段9，所述塔體2的上部開(kāi)設(shè)有進(jìn)液口 11和出氣口 1，塔體2的儲(chǔ)液段9底部開(kāi)設(shè)有出液口
10。所述填料段3上部的塔體2內(nèi)設(shè)置有分布器12，所述進(jìn)液口 11的管道穿過(guò)塔體2與分布器12連通,填料段3下部為第一管殼換熱段5,所述第一管殼換熱段5為管板換熱器式結(jié)構(gòu)，包括上管板18、中管板25和設(shè)置于上管板18與中管板25間的列管21、折流板14,上管板18和中管板25間的塔體2上設(shè)置有第一換熱源進(jìn)口 13、第一換熱源出口 6和膨脹節(jié)15，第一換熱源進(jìn)口 13所在位置的塔體2內(nèi)設(shè)置有用于保護(hù)列管21的防沖板28 ;第一管殼換熱段5下部相鄰的為第二管殼換熱段7,所述第二管殼換熱段7為管板換熱器式結(jié)構(gòu)，包括中管板25、下管板27和設(shè)置于上管板18與中管板25間的列管21、折流板14,中管板25和下管板27間的塔體2上設(shè)置有第二換熱源進(jìn)口 8、第二換熱源出口 16和膨脹節(jié)15，第二換熱源進(jìn)口 8所在位置的塔體2內(nèi)設(shè)置有用于保護(hù)列管21的防沖板28 ;儲(chǔ)液段9位于第二管殼換熱段7下部，用于儲(chǔ)存來(lái)自第二管殼換熱段7的冷卻液。
[0035]本實(shí)用新型所述的多功能傳熱分離單元，所述第一管殼換熱段5的上管板18上設(shè)置有分布套管19，所述分布套管19的頂部密封，上部設(shè)置有氣孔23，中部設(shè)置有一組位于同一高度的切向孔24，分布套管19的下端與第一管殼換熱段5的列管21在上管板18處配對(duì)連通，上管板18與列管21采用貼脹結(jié)構(gòu)連接，并在外側(cè)結(jié)合面施以高強(qiáng)度焊，所述分布套管19的頂部設(shè)置有格柵板20用于進(jìn)一步固定分布套管19，格柵板20還能對(duì)來(lái)自填料段3的液體進(jìn)行進(jìn)一步的均勻分布，格柵板20通過(guò)拉桿22與上管板18間連接固定，拉桿22套設(shè)有定距管用于格柵板20的定位。
[0036]本實(shí)用新型所述的多功能傳熱分離單元，所述第二管殼換熱段7的下管板27與列管21采用貼脹結(jié)構(gòu)連接，并在外側(cè)結(jié)合面施以高強(qiáng)度焊。
[0037]本實(shí)用新型所述的多功能傳熱分離單元，所述第一管殼換熱段5和第二管殼換熱段7米用列管21為一整體結(jié)構(gòu)，即第一管殼換熱段5和第二管殼換熱段7同一管孔位置上的列管21是一根整體結(jié)構(gòu)的管材，所述列管21與中管板25采用脹接結(jié)構(gòu)連接:所述中管板25上設(shè)置有管孔，且管孔中段的孔壁上設(shè)置有一組脹接環(huán)形槽26，所述列管21穿過(guò)中管板25并通過(guò)脹接組合為一體結(jié)構(gòu)，這種設(shè)計(jì)特別適合于中管板25兩側(cè)壓力差較大的密封結(jié)構(gòu)，能夠保證第一管殼換熱段5熱源和第二管殼換熱段7冷源不會(huì)出現(xiàn)滲漏；在第一管殼換熱段5和第二管殼換熱段7中，折流板14也是采用拉桿22與對(duì)應(yīng)的管板連接，輔以定距管定位折流板14的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
[0038]本實(shí)用新型所述的多功能傳熱分離單元，儲(chǔ)液段9開(kāi)設(shè)的出液口 10位于底部稍上的位置，并通過(guò)內(nèi)部的伸底管來(lái)延伸至儲(chǔ)液段9的底部位置，所述儲(chǔ)液段9上還設(shè)置有惰性氣體入口 17、排污口和液位口等檢測(cè)裝置安裝預(yù)留口，塔體2的頂部、分布器12和填料段3間、填料段3的下部位置還分別開(kāi)設(shè)有人孔4。
[0039]本實(shí)用新型的多功能傳熱分離單元工作過(guò)程如下:原料液從進(jìn)液口 11進(jìn)入塔體2，通過(guò)分布器12分布后均勻進(jìn)入填料段3再進(jìn)入第一管殼換熱段5，通過(guò)殼程熱源的加熱實(shí)現(xiàn)蒸發(fā)或者反應(yīng)分解等過(guò)程而產(chǎn)生氣體，所產(chǎn)生的氣體沿第一管殼換熱段5的列管21上升至填料段3與原料液進(jìn)行傳質(zhì)傳熱后，氣相由分布器12和塔體2內(nèi)壁的間隙至出氣口 1，至第一管殼換熱段5流出的液體繼而進(jìn)入第二管殼換熱段7，通過(guò)冷源或熱源的繼續(xù)換熱后進(jìn)入儲(chǔ)液段9并通過(guò)出液口 10采出。
[0040]本實(shí)用新型的多功能傳熱分離單元構(gòu)思巧妙，設(shè)計(jì)合理，能夠在一個(gè)塔體內(nèi)實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)的多個(gè)傳熱和傳質(zhì)單元過(guò)程，提高了設(shè)備的集成度，節(jié)約了多個(gè)單元的空間占地，同時(shí)一個(gè)單元操作也降低了控制方案成本和操作成本，位于第一管殼換熱段上部的分布套管設(shè)計(jì)能夠有效的將原料液沿列管內(nèi)壁切向流下，使第一管殼換熱段和第二管殼換熱段的傳熱傳質(zhì)效率得到提聞。
[0041]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種多功能傳熱分離單元，其特征在于:整體結(jié)構(gòu)的傳熱分離單元塔體(2)由上至下依次設(shè)置有填料段(3)、第一管殼換熱段(5)、第二管殼換熱段(7)和儲(chǔ)液段(9)，所述塔體(2)設(shè)置有進(jìn)液口(11)、出氣口(I)和出液口(10)，所述進(jìn)液口(11)和出氣口(I)設(shè)置于塔體(2)的上部，所述出液口( 10)設(shè)置于塔體(2)儲(chǔ)液段(9)。
2.如權(quán)利要求1所述的多功能傳熱分離單元，其特征在于:所述填料段(3)上部的塔體(2)內(nèi)設(shè)置有分布器(12)，所述進(jìn)液口(11)的管道穿過(guò)塔體(2)與分布器(12)連通。
3.如權(quán)利要求1或2所述的多功能傳熱分離單元，其特征在于:所述填料段(3)和第一管殼換熱段(5)間設(shè)置有分布套管(19)，分布套管(19)頂部密封，上部設(shè)置有氣孔(23)，中部設(shè)置有一組位于同一高度的切向孔(24)，分布套管(19)下端與第一管殼換熱段(5)的列管(21)在上管板(18)處配對(duì)連通。
4.如權(quán)利要求3所述的多功能傳熱分離單元，其特征在于:所述分布套管(19)頂部所在塔體(2)內(nèi)還設(shè)置有格柵板(20)。
5.如權(quán)利要求1或2或4所述的多功能傳熱分離單元，其特征在于:所述第一管殼換熱段(5)列管和第二管殼換熱段(7)列管為一整體結(jié)構(gòu)的列管(21)，所述列管(21)與第一管殼換熱段(5 )和第二管殼換熱段(7 )間的中管板(25 )采用脹接結(jié)構(gòu)連接。
6.如權(quán)利要求5所述的多功能傳熱分離單元，其特征在于:所述脹接結(jié)構(gòu)包括中管板(25)和列管(21)，所述中管板(25)上設(shè)置有管孔，且管孔中段的孔壁設(shè)置有一組脹接環(huán)形槽(26)，所述列管(21)穿過(guò)中管板(25)并通過(guò)脹接組合為一體結(jié)構(gòu)。
7.如權(quán)利要求1或2或4或6所述的多功能傳熱分離單元，其特征在于:所述第一管殼換熱段(5 )所在的塔體(2 )上設(shè)置有膨脹節(jié)(15)。
8.如權(quán)利要求1或2或4或6所述的多功能傳熱分離單元，其特征在于:所述第二管殼換熱段(7 )所在的塔體(2 )上設(shè)置有膨脹節(jié)(15)。
9.如權(quán)利要求1或2或4或6所述的多功能傳熱分離單元，其特征在于:所述出液口(10)通過(guò)伸底管連通至儲(chǔ)液段(9)的底部位置。
10.如權(quán)利要求1或2或4或6所述的多功能傳熱分離單元，其特征在于:所述第一管殼換熱段(5)的第一換熱源進(jìn)口(13)所在位置的塔體(2)內(nèi)設(shè)置有防沖板(28)，所述第二管殼換熱段(7)的第二換熱源進(jìn)口(8)所在位置的塔體(2)內(nèi)設(shè)置有防沖板(28)。
【文檔編號(hào)】B01J19/32GK203577807SQ201320760226
【公開(kāi)日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2013年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月26日
【發(fā)明者】陳安, 段啟勇, 鄒生智, 張軍, 涂德強(qiáng) 申請(qǐng)人:四川科新機(jī)電股份有限公司