星形多层冷凝蒸发器制造技术

本发明专利技术涉及一种星形多层冷凝蒸发器，属于空分设备技术领域。若干个换热器呈星形布置，氮气通道为单层密封结构，液氧通道为多层结构，每层液氧通道的底部两侧设有液氧进口，顶部两侧设有氧气出口，在各换热器之间分别设置有连接在各换热器两侧的液斗，液斗为多层结构且层与层之间设置有溢流降液管，除了液氧通道的最下层不设置液斗外，液斗的每层和液氧通道的每层结构一一对应，液斗连通液氧进口，液斗层与层之间设有缺口，缺口连通所述氧气出口。本发明专利技术成倍扩大了冷凝蒸发器的换热面积，且能耗降低，可满足8‑10万等级空分设备冷凝蒸发器的换热面积要求。

Star shaped multi-layer condensing evaporator

The invention relates to a star shaped multi-layer condensing evaporator, which belongs to the technical field of air separation equipment. A plurality of heat exchangers and star shaped arrangement, single channel nitrogen sealing structure, oxygen channel for multilayer structure on both sides of the bottom of each layer is provided with a liquid inlet channel of liquid oxygen, the oxygen outlet are arranged on both sides of the top, in the heat exchanger are respectively arranged in each heat exchanger is connected on both sides of the liquid liquid for overflow bucket, bucket the downcomer is arranged between the multilayer structure and layers, in addition to the lower oxygen channel does not set the liquid bucket, bucket solution of each layer and oxygen channel structure of each layer corresponding to liquid oxygen liquid inlet bucket connected, gap is arranged between the bucket and the layers, the gap communicated with the oxygen outlet. The present invention multiplies the heat transfer area of the condenser evaporator and reduce energy consumption, can satisfy 8 100 thousand grade air separation equipment condenser evaporator heat transfer area requirements.

【技术实现步骤摘要】
星形多层冷凝蒸发器
本专利技术属于空分设备
，尤其涉及一种换热量大的星形多层冷凝蒸发器。
技术介绍
冷凝蒸发器是低温法空气分离设备中的核心设备，它主要是将来自精馏塔下塔的压力氮气冷凝，精馏塔上塔的液氧蒸发。目前，空气分离设备中常用的冷凝蒸发器有浴式和膜式两种，其换热单元均为铝制板翅式。浴式冷凝蒸发器的换热单元浸泡在低压的液氧中，液氧与冷凝蒸发器换热通道内的氮气换热后汽化，氮气冷凝。膜式冷凝蒸发器，其原理是液氧依靠重力或液氧泵输送到膜式冷凝蒸发器顶部，通过那里的液体分配器均匀分布到换热单元的通道内，在通道的垂直壁面上形成一层向下流动的液膜，液氧膜在沿壁面向下流动的同时与氮气通道中的气氮换热自身汽化。相较于浴式冷凝蒸发器，膜式冷凝蒸发器传热系数较大，所以换热温差可以控制得更小，在节能降耗上有明显的优势，但其制造难度和运行风险高于浴式冷凝蒸发器，因其风险较大，目前国内应用较少。当前浴式冷凝蒸发器从结构形式上区分，主要有立式单层、立式双层和卧式多列三种类型。其中立式单层结构简单，数只（1只、2只、3只或4只）板式排布壳体内，采用星型布置或并列布置；立式双层有上下两层，通过溢流管与升气管连接上下两层；卧式多列其结构较长，工作容量大，可满足5万等级以上空分装置主冷换热面积要求，但是在冷箱内占据空间较大，配管难度较大，同时支撑只能设置在冷箱壁面，会使得运行时受到的应力较大。随着空分装置的大型化及特大型化的进程不断推进，6-12万等级的空分设备不断问世，传统的单层冷凝蒸发器及立式双层冷凝蒸发器由于直径受限制使其换热面积不能满足要求，卧式多列主冷由于其配管及支撑问题缺点较多使其不能推广，多层主冷制造较为复杂。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术存在的上述不足，而提供一种结构设计合理的星形多层冷凝蒸发器，相较于同高度的浴式冷凝蒸发器，相同换热量时设备直径更小，耗能更少，可满足8-10万等级空分设备的冷凝蒸发器的换热面积要求。为实现上述目的，本专利技术是采用以下技术方案实现的：一种星形多层冷凝蒸发器，包括立式壳体、在所述立式壳体内部的换热器、液氧进口总管、氮气进口总管及液氮出口管，所述立式壳体为密封结构，所述换热器包括冷凝侧的氮气通道及蒸发侧的液氧通道，所述液氧进口总管通过液氧进口支管连通所述立式壳体，所述氮气进口总管的一端通过氮气进口支管连通所述氮气通道的顶部，另一端连通所述立式壳体的外部，所述液氮出口管一端连通所述氮气通道的底部，另一端连通所述立式壳体的外部，若干个所述换热器呈星形布置，分别竖直固定在所述立式壳体的底部，所述氮气进口总管设置在星形中心，所述氮气通道为单层密封结构，所述液氧通道为多层结构，每层液氧通道的底部两侧设有液氧进口，顶部两侧设有氧气出口，在各所述换热器之间分别设置有连接在各所述换热器两侧的液斗，所述液斗为多层结构且层与层之间设置有溢流降液管，所述液斗的最上层连通所述液氧进口支管，除了所述液氧通道的最下层不设置所述液斗外，所述液斗的每层和所述液氧通道的每层结构一一对应，所述液斗连通所述液氧进口，所述液斗层与层之间设有缺口，所述缺口连通所述氧气出口。所述液氧通道的每层上下两端设有V形导流片，液氧通过所述液氧进口后经下端的所述V型导流片进入所述液氧通道，氧气通过上端的所述V形导流片后经所述氧气出口释放至所述壳体内。所述液氧通道由上往下依次设有四层。所述缺口为V形结构。所述液斗为V形结构。所述换热器为6个。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点和效果：换热器的蒸发侧采用双侧进出物料，使得进液和出气流速更低、阻力更小、分布更均匀；蒸发侧采用多层结构，层高可降至浴式冷凝蒸发器换热单元高度的一半，降低了蒸发侧液体液柱高度，同等换热面积的情况下，降低了下塔顶部氮气压力，从而降低空压机排气压力，降低了空压机能耗；V形液斗的设计充分利用了换热器之间的空隙，同时还留出了足够的气体通道；换热器蒸发侧的V形导流片设计，可以增加蒸发侧翅片的相对高度，从而增加蒸发侧换热面积。附图说明图1为本专利技术星形多层冷凝蒸发器的结构示意图。图2为本专利技术星形多层冷凝蒸发器的俯视结构示意图。图3为本专利技术星形多层冷凝蒸发器的主视图的剖视图。图4为本专利技术星形多层冷凝蒸发器的液氧通道及氮气通道的结构示意图。1、立式壳体，2、换热器，3、液氧进口总管，4、氮气进口总管，5、液氮出口管，6、氮气通道，7、液氧通道，8、液氧进口支管，9、氮气进口支管，10、液氧进口，11、氧气出口，12、液斗，13、溢流降液管，14、缺口，15、V形导流片。具体实施方式下面结合附图并通过实施例对本专利技术作进一步的说明，以下实施例是对本专利技术的解释而本专利技术并不局限于以下实施例。参看附图1、2、3、4，一种星形多层冷凝蒸发器，包括立式壳体1、在所述立式壳体1内部的换热器2、液氧进口总管3、氮气进口总管4及液氮出口管5，所述立式壳体1为密封结构，所述换热器2包括冷凝侧的氮气通道6及蒸发侧的液氧通道7，所述液氧进口总管3通过液氧进口支管8连通所述立式壳体1，所述氮气进口总管4的一端通过氮气进口支管9连通所述氮气通道6的顶部，另一端连通所述立式壳体1的外部，所述液氮出口管5一端连通所述氮气通道6的底部，另一端连通所述立式壳体1的外部，若干个所述换热器2呈星形布置，本实施例中所述换热器2为6个，其分别竖直固定在所述立式壳体1的底部，星形布置为蒸发侧的液氧通道双侧进出物料提供了条件。所述氮气进口总管4设置在星形中心，所述氮气通道6为单层密封结构，由于所述氮气通道6及进出口管都在立式壳体内部，省去了设备对外管口和复杂的外部管道连接，降低了串漏和泄漏风险。所述液氧通道7为多层结构，本实施例中所述液氧通道7由上往下依次设有四层，每层液氧通道的底部两侧设有液氧进口10，顶部两侧设有氧气出口11，在各所述换热器2之间分别设置有连接在各所述换热器2两侧的液斗12，本实施例中所述液斗12为V形，所述液斗12充分地利用了换热器之间的空隙，同时还留出了足够的气体通道；所述液斗12为多层结构且层与层之间设置有溢流降液管13，所述液斗12的最上层连通所述液氧进口支管8，以使最上层液斗中的液氧通过所述溢流降液管13依次进入下层液斗，除了所述液氧通道7的最下层不设置所述液斗12外，所述液斗12的每层和所述液氧通道7的每层结构一一对应，所述液斗12连通所述液氧进口10，所述液斗12层与层之间设有缺口14，本实施例中所述缺口14为V形，所述缺口14连通所述氧气出口11。液氧由所述液氧进口支管8进入所述液斗12，经所述液氧进口10进入所述液氧通道7，蒸发后的氧气经所述氧气出口11释放到所述立式壳体1内，然后上升回到上塔。最下层液氧通道不设置液斗，是因为最下层液斗中的液氧溢出后储存在立式壳体的底部，由最下层的液氧进口进入液氧通道。所述液氧通道7的每层上下两端设有V形导流片15，液氧通过所述液氧进口10后经下端的所述V型导流片15进入所述液氧通道7，氧气通过上端的所述V形导流片15后经所述氧气出口11释放至所述壳体1内，由于V形导流片相比于传统导流片，液氧通道的高度相对增大了，可以进一步增加蒸发侧翅片的面积，从而增加蒸发侧换热面积。如图1、2、3、4所示，本专利技术的工作原理如下：氮气冷凝工作回路：氮气来自下塔，由于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种星形多层冷凝蒸发器，包括立式壳体（1）、在所述立式壳体（1）内部的换热器（2）、液氧进口总管（3）、氮气进口总管（4）及液氮出口管（5），所述立式壳体（1）为密封结构，所述换热器（2）包括冷凝侧的氮气通道（6）及蒸发侧的液氧通道（7），所述液氧进口总管（3）通过液氧进口支管（8）连通所述立式壳体（1），所述氮气进口总管（4）的一端通过氮气进口支管（9）连通所述氮气通道（6）的顶部，另一端连通所述立式壳体（1）的外部，所述液氮出口管（5）一端连通所述氮气通道（6）的底部，另一端连通所述立式壳体（1）的外部，其特征在于：若干个所述换热器（2）呈星形布置，分别竖直固定在所述立式壳体（1）的底部，所述氮气进口总管（4）设置在星形中心，所述氮气通道（6）为单层密封结构，所述液氧通道（7）为多层结构，每层液氧通道的底部两侧设有液氧进口（10），顶部两侧设有氧气出口（11），在各所述换热器（2）之间分别设置有连接在各所述换热器（2）两侧的液斗（12），所述液斗（12）为多层结构且层与层之间设置有溢流降液管（13），所述液斗（12）的最上层连通所述液氧进口支管（8），除了所述液氧通道（7）的最下层不设置所述液斗（12）外，所述液斗（12）的每层和所述液氧通道（7）的每层结构一一对应，所述液斗（12）连通所述液氧进口（10），所述液斗（12）层与层之间设有缺口（14），所述缺口（14）连通所述氧气出口（11）。...

【技术特征摘要】
1.一种星形多层冷凝蒸发器，包括立式壳体（1）、在所述立式壳体（1）内部的换热器（2）、液氧进口总管（3）、氮气进口总管（4）及液氮出口管（5），所述立式壳体（1）为密封结构，所述换热器（2）包括冷凝侧的氮气通道（6）及蒸发侧的液氧通道（7），所述液氧进口总管（3）通过液氧进口支管（8）连通所述立式壳体（1），所述氮气进口总管（4）的一端通过氮气进口支管（9）连通所述氮气通道（6）的顶部，另一端连通所述立式壳体（1）的外部，所述液氮出口管（5）一端连通所述氮气通道（6）的底部，另一端连通所述立式壳体（1）的外部，其特征在于：若干个所述换热器（2）呈星形布置，分别竖直固定在所述立式壳体（1）的底部，所述氮气进口总管（4）设置在星形中心，所述氮气通道（6）为单层密封结构，所述液氧通道（7）为多层结构，每层液氧通道的底部两侧设有液氧进口（10），顶部两侧设有氧气出口（11），在各所述换热器（2）之间分别设置有连接在各所述换热器（2）两侧的液斗（12），所述液斗（12）为多层结构且层与层之间设置有溢流降液管（13），所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建松，李美玲，裴红珍，李艳，彭喜魁，马江，王若琦，陈洪杰，
申请(专利权)人：开封空分集团有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41