本发明专利技术涉及降落液体膜型的管束设备，包括竖直圆柱形本体，该竖直圆柱形本体在端部处闭合，并且借助于两块开孔管板至少划分成上部段、中间段及下部段，这两块开孔管板横向布置，以支撑形成管束的管子，其中，所述管子的每一根在上端部上安装有套圈，用于膜形式的液体的进入和分配，该套圈包括：在上部部分中的一个或多个开口，用于蒸汽的离开；在中间高度处的一个或多个开口，优选地是切向的，用于液体的进入；及在下面的圆形基座，用来抵靠在所述管子上，从该圆形基座，插入在管子中从10至200mm变化的长度的内部圆柱形段与外部金属带条一起向下突出至少2mm的长度，从而在所述外部金属带条与所述突出圆柱形段之间限定的圆形区域中具有垫片，该垫片插入在套圈的所述圆形基座与管子的所述上边缘之间。
【技术实现步骤摘要】
本分案申请是基于中国专利技术专利申请号201080027576.7(国际申请号PCT/IB2010/000961)、专利技术名称“具有液体流量调节元件的管束设备”、申请日2010年4月27日的专利申请的分案申请。
本专利技术涉及管束设备，该管束设备包括液体流量的金属调节元件。更明确地说，本专利技术涉及竖直类型的管束设备，该管束设备适于用来实现在两种流体之间的热交换，这两种流体中的一种在液体状态下，沿膜形式的管子的内壁降落。甚至更具体地说，本专利技术涉及一种降落液体膜类型的管束热交换器，该管束热交换器适于将气体和蒸汽与液体分开，该液体具有高侵蚀性，该管束热交换器装有用于液体膜的分配的特定元件，该特定元件位于每根管的头部中。
技术介绍
管束设备在技术中广泛地用来高效地实现在两种流体之间的热交换，特别是当相变或化学反应由于热量流动沿交换壁的一侧或两侧发生时。这种类型的设备建造比较容易和简单，因为它通常包括圆柱形腔室，该圆柱形腔室由多根管子纵向穿过，这些管子密封固定到两块横向板(叫做管板)上，这两块横向板在设备的两个端部处定界两个腔室，这两个端部由两个头部划界，这两个腔室用来分别收集和分配在管子内流动的气体和液体。常常包括来自加热炉或饱和蒸汽的热气体的交换器流体在管子外、在所谓的壳体侧循环。在竖直降落液体膜类型的管束热交换器中(本专利技术具体地参考该管束热交换器)，管子竖直地定位，从而均匀和薄流体膜通过重力从上方沿壁流动，因而得到与在壳体侧上的流体的足够热交换，尽可能多地减少接触时间。同时，由于加热由蒸发或化学反应可能形成的蒸汽，通过宽液体膜表面容易地释放，并且可沿管子的大体无液体内部导管除去。因此基本上是，为了这种类型的热交换器的良好作用，使液体膜均匀地分配，并且这甚至不会偶然形成堵塞区域、和与蒸汽相混合的紊流、及随之发生的沿管子的阻塞和压力降。在这些情况下为了实现热交换一般采用的某些方法和设备，例如在技术出版物“Perry′sChemicalEngineeringHandbook”，McGraw-HillBookCo.,6thEd.(1984),pages11-18中提到。这种设备的典型例子由洗提器代表，该洗提器插入在尿素的合成过程的高压循环中。在处置具有高侵蚀性的流体的热交换器中，每根管子和管板的两个表面的至少一个、和头部的内表面的至少一部分，暴露而与这些流体直接接触，并因此这些表面必须包括或适当地涂有保护金属层，该保护金属层耐化学腐蚀、或由像例如紊流或气体形成之类的动态现象生成的磨蚀。在多种情况下，磨蚀和腐蚀动作相互作用，协同地使流体甚至更有侵蚀性。腐蚀和/或磨蚀问题在现有工厂中已经面临各种解决方案，并且其它解决方案已经在文献中提出。事实上有多种金属和合金，在足够长的时段内，能够耐受极端侵蚀条件，这些极端侵蚀条件在设备内在涉及流体的过程中产生，像例如在硝酸和尿素的合成中产生，这些流体具有极高腐蚀性。在这些金属中，除多种不锈钢，像例如奥氏体不锈钢(AISI316L钢尿素级)、类型25/22/2Cr/Ni/Mo的不锈钢、奥氏体-铁素体不锈钢外，可提到铅、钛、锆、钽、铌及它们的各种等级的合金。不顾它们相对于不锈钢的较高成本，诸如钛和锆之类的金属，由于它们对于腐蚀的高耐受性和满意的机械品质，对于在高压热交换设备中的管子的生产常常是优选的，该高压热交换设备用在尿素和硝酸的合成中。锆特别是因为其对于化学腐蚀和对于它与其相接触的过程流体的磨蚀作用的优良耐受性而众所周知，而钛具有与锆大体相似的腐蚀耐受性，但具有对于磨蚀作用的较低耐受性。在竖直降落液体膜类型的管束热交换器的特定情况下，像在例如在尿素合成高压环路中包括的洗提器，对于腐蚀问题的解决方案由于设备的特定几何形状极为复杂，该设备的目的在于，除高机械应力之外，尽可能受控和可再现地允许流体的温度和成分的分布，在其中氨基甲酸铵的热解化学反应发生的区域中金属表面经受这些机械应力，这些金属表面因此经历显著的磨蚀作用，并且必须包括具有适当机械耐受性的金属。在过去几年由本领域的操作人员已经提出多种解决方案。美国专利4,899,813描述了竖直管束设备的建造和使用，该竖直管束设备特别适于尿素溶液的高压洗提操作，该尿素溶液来自合成反应器。为了防止在管子内的区域中的腐蚀，在该处氨基甲酸酯的热交换和分解发生，并因此在该处有流体的最大化学和磨蚀性侵蚀，使用包括双金属管的管束，即管束包括外部部分和内部部分，该外部部分由不锈钢制成，该内部部分具有较薄厚度(0.7-0.9mm)，由锆制成，该内部部分与前者(外部部分)机械地粘结，但不焊接到它上，因为两种材料对于正常熔融焊接是彼此不兼容的。这种解决方案代表相对于已知技术的显著改进，但在长时间段上，它不能防止作为腐蚀性流体向管子的外部部分渗入的结果产生的腐蚀问题，该外部部分由钢制成。根据其它解决方案，也有使用管子的提议，这些管子完全由高性能金属制成，如由锆、铌或钽制成，与由同一材料制成的涂层相连接，作为暴露于腐蚀的设备的剩余部分的壁。然而，这些解决方案的高成本限制它们的广泛工业发展。专利申请EP1577632描述了一种管束热交换器，该管束热交换器适用于在尿素合成设备中的氨基甲酸铵的处理，在该管束热交换器中，管束包括钛管，这些钛管在与腐蚀性流体相接触的一侧上涂有薄锆层，并且通过钛-钛焊接密封固定在管子薄板的钛涂层上。锆层不必对于管子的整个长度延伸，但它可定位在管子的经受最强烈侵蚀性攻击的区域中。用来得到这些管子的方法可包括热焊接或锻造，以利于在锆层与钛表面之间的金属键的形成。公布国际专利申请WO06/020381，通过具有管子的管束的生产，提出对于这个问题的不同解决方案，这些管子包括中间金属管状元件，该中间金属管状元件特别是包括高性能抗腐蚀金属，该中间金属管状元件在固态下，对于端部的一个或两个，与第二双层同轴管状元件相焊接，在该第二双层同轴管状元件中，一层具有与中间元件相同的金属，并且另一层适于与管板的涂层的金属相焊接。以上竖直降落液体膜热交换设备要求一种装置，该装置用于液体沿管子的壁的最佳分配，并且用于气体和蒸汽的同时排出，这些气体和蒸汽优选地从下面引入到交换器中，作为在液体本身的一种或多种组分的蒸发或热解之后，在管子本身中的夹带气体、或产物。这种装置，更普通地借助于技术术语“套圈”而得知，一般具有管状形式，并且在支撑管板上方，楔入到管束的每根管子的端部上。所述套圈为了气体或蒸汽的出去可向上打开，或者，它可在上端部处借助于头部闭合，该头部也可起用于可能固定格栅的支架的作用，如稍后说明的那样，在该情况下，气体或蒸汽通过一个或多个侧孔排出，这些侧孔位于套圈的侧壁中，靠近其上端部。一个或多个孔切向定位在套圈的壁中，稍高于在管子的端部上的支架基座，以允许液体在内部壁上的进入和均匀分布。此外，每个套圈包括下端部，该下端部超越支架基座延伸，成形为对应地插入在交换器的每根管子的上部开口中。固定格栅通常抵靠在套圈组的上部部分上，该套圈组插入在管束中，以便对抗上升蒸汽的力，保持在管子中牢固插入的套圈。以上描述类型的装置工业上应用在各种领域中的竖直降落液体交换器上。在尿素合成过程的多个洗提器中至今使用的套圈的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种降落液体膜型的管束设备，其用于流体之间的热交换，所述管束设备包括竖直圆柱形本体，该竖直圆柱形本体在端部处闭合，并且借助于两块开孔管板划分成至少一个上部段、中间段及下部段，这两块开孔管板按彼此离开适当距离而横向地布置，其中，多根管子沿纵向布置以形成管束，并且利用相应端部密封插入在所述管板的孔中，以允许圆柱形本体的所述上部段和下部段彼此流体连通，每根管子在上端部上设置有管状装置，该管状装置也叫做套圈，用于膜形式的液体沿管子的壁的进入和分配，所述管状装置包括：在上方的一个或多个开口，其用于蒸汽的离开；在中间高度处的一个或多个开口，其优选地是切向的，用于液体的进入；在下面的圆形基座，其用来保持在所述管子的上端部上；及下部圆柱形段，其超越圆形基座向下突出，插入在所述管子内一段长度，该长度从10至200mm变化，其特征在于：所述套圈包括另外的金属带条，该金属带条相对于所述圆形基座的外侧沿侧向布置，并且超越该圆形基座向下突出至少2mm的长度，优选地突出从3至50mm的长度；并且在所述外部金属带条与向下突出的所述圆柱形段之间限定的圆形区域中具有垫片，该垫片插入在套圈的所述圆形基座与管子的所述上端部之间。...
【技术特征摘要】
2009.05.06 IT MI2009A0007681.一种降落液体膜型的管束设备，其用于流体之间的热交换，所述管束设备包括竖直圆柱形本体，该竖直圆柱形本体在端部处闭合，并且借助于两块开孔管板划分成至少一个上部段、中间段及下部段，这两块开孔管板按彼此离开适当距离而横向地布置，其中，多根管子沿纵向布置以形成管束，并且利用相应端部密封插入在所述管板的孔中，以允许圆柱形本体的所述上部段和下部段彼此流体连通，每根管子在上端部上设置有管状装置，该管状装置也叫做套圈，用于膜形式的液体沿管子的壁的进入和分配，所述管状装置包括：在上方的一个或多个开口，其用于蒸汽的离开；在中间高度处的一个或多个开口，其优选地是切向的，用于液体的进入；在下面的圆形基座，其用来保持在所述管子的上端部上；及下部圆柱形段，其超越圆形基座向下突出，插入在所述管子内一段长度，该长度从10至200mm变化，其特征在于：所述套圈包括另外的金属带条，该金属带条相对于所述圆形基座的外侧沿侧向布置，并且超越该圆形基座向下突出至少2mm的长度，优选地突出从3至50mm的长度；并且在所述外部金属带条与向下突出的所述圆柱形段之间限定的圆形区域中具有垫片，该垫片插入在套圈的所述圆形基座与管子的所述上端部之间。2.根据前述权利要求1所述的设备，其中，所述管子的内径处于从5至150mm的范围内，优选地处于从10至100mm的范围内，并且所述管子的厚度在1至20...
【专利技术属性】
技术研发人员：A·贾纳扎，L·卡尔雷西，
申请(专利权)人：塞彭公司，
类型：发明
国别省市：意大利;IT
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