带有旁路的壳管式设备制造技术

壳管式设备包括：用于待冷却的第一流体的入口通道、用于冷却的第一流体的出口通道、多个管束管、至少一个管板、包围管束管的壳，以及用于将冷却的第一流体的出口温度控制在目标值处的旁路系统。旁路系统包括安装在出口通道内侧的箱。箱设有开口或导管、调节阀和箱管板。箱还设有旁路卡口管。每个卡口管从箱管板延伸到管束管的第一开放端与第二开放端中间的点，且部分地插入对应的管束管中，以便在每个管束管与对应的卡口管中间形成环形间隙。

Shell and tube equipment with bypass

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】带有旁路的壳管式设备
本专利技术涉及一种壳管式设备，且更特别地涉及一种工艺气体冷却器或PGC。
技术介绍
工艺气体冷却器是安装在化学反应器的下游的特殊热交换器。工艺气体冷却器接收高温和高压下的工艺气体，且借助于冷却流体来提供用于气体冷却，该冷却流体可为汽化水、过冷水、蒸汽或任何其它液体或气体。通常，工艺气体包含可腐蚀或侵蚀高温和高压下的标准结构钢的化学物质，比如一氧化碳、氢和氨。工艺气体的一些示例是从蒸汽甲烷重整反应器、自热重整反应器、高温水变换反应器和氨合成反应器排出的那些。最多数的工艺气体冷却器是壳管型热交换器，带有直的或U形类型的管，且可竖直或水平安装。热工艺气体可在管侧或壳侧上分配。如果气体在管侧上流动，冷却流体在壳侧上流动；在冷却流体为汽化水的情况下，它优选地在自然循环下流动。由于严峻且特定的工况，工艺气体冷却器通常具有特征在于特殊管束布局、壳侧挡板构造和结构材料的设计。由于工艺气体经历化学合成，工艺气体冷却器出口处的气体温度通常必须保持在恒定值处。结果，许多工艺气体冷却器的主要操作问题是控制气体出口温度以克服热交换性能的波动。例如，交换表面上的污垢增长可显著地增加热传递阻力，且因此减小工艺气体的冷却。而且，负载的改变和调低操作可导致偏离标称操作条件，带有对气体出口温度的影响。最后，关于上游和下游设备的计划外问题可迫使设备在不同的操作条件下工作。当必须控制出口气体温度时，工艺气体冷却器通常配备有旁路系统，该旁路系统允许绕过工艺气体的一部分，以便改变传递到冷却流体的热量。因此，热工艺气体分成平行布置的两股流。一股流(“旁路流”)不参与或不完全参与热交换，而另一股流(“主流”)参与热交换。在热交换之后，两股流在不同温度下，且重新组合和混合。如果组合流或出口工艺气体的温度不在目标值处，旁路系统允许分别改变主流和旁路流的量。在图1和图2中，示出两个典型的工艺气体冷却器，其在管侧上带有工艺气体且带有旁路系统。这些工艺气体冷却器代表相应
中的现有技术。工艺气体冷却器100包括：入口通道102，其中热工艺气体104进入工艺气体冷却器100中；出口通道106，其中冷却的工艺气体108从工艺气体冷却器100离开；入口管板110，入口管板110液压地连接到入口通道102；以及出口管板112，出口管板112液压地连接到出口通道106。工艺气体冷却器100还包括：多个管114，该多个管114在它们的端部处连接到管板110和112且使入口通道102和出口通道106连通；以及壳116，壳116包围管114且连接到入口管板110和出口管板112。在备选的可能布置中，壳116可连接到入口通道102和出口通道106。在该情况下，入口管板110和出口管板112分别连接到入口通道102和出口通道106或连接到壳116。对管侧提供多个入口喷嘴118和出口喷嘴120，而对壳侧提供多个入口喷嘴和出口喷嘴122。图1中示出的工艺气体冷却器100的旁路系统包括带有内部隔热材料126的旁路管124，旁路管124包括于壳116中且在其端部处连接到入口管板110和出口管板112。壁128包括于出口通道106中，壁128设有至少一个第一导管或开口130且将出口通道106分成两个室132和134。旁路管124的管道延伸部136容纳于出口通道106中。管道延伸部136从出口管板112延伸直至到或超过分隔壁128，且设有至少一个第二开口138。用于在管114中流动的工艺气体主流142的第一调节阀140设在出口通道106中，且更特别地安装在相应的导管或开口130上。用于在旁路管124中流动的工艺气体旁路流146的第二调节阀144也设在出口通道106中，且更特别地安装在管道延伸部136上，优选地在第二开口138上。如图1中示出的工艺气体冷却器100可设有不同的旁路系统构造。例如，可不存在分隔壁128、第一开口130和第一调节阀140，且因此仅旁路管124、管道延伸部136和第二调节阀144安装在工艺气体冷却器100中。根据图1中示出的现有技术，入口通道102中的热工艺气体104分成两股流：入口主流142，该入口主流142进入管114中；以及旁路流146，该旁路流146进入旁路管124中。入口主流142与在壳侧上循环的冷却流体间接地交换热量，且因此在管114的出口处，出口主流148是冷的。相反，由于安装在旁路管124中的隔热材料126用作热传递屏障，旁路流146与冷却流体不交换或较少地交换热量。结果，两股流146和148在管114的出口处具有不同的温度，且特别地，出口主流148比旁路流146更冷。出口主流148和旁路流146的量由调节阀140和144的开口来确定。由于调节阀140和144分别安装在两股流146和148上，调节阀140和144优选地根据互补逻辑来作用。当第一调节阀140打开时，第二调节阀144闭合，且反之亦然。在管114的出口处的冷却的主流148排出到室132中。该出口主流148不与旁路流146直接接触。出口主流148因此横跨第一开口130和第一调节阀140从室132移动到室134。然后，出口主流148排出到室134中。旁路流146沿着旁路管126和管道延伸部136流动，然后它穿过第二开口138和第二调节阀144。比出口主流148更热的旁路流146排出到室134中。在室134中，出口主流148和旁路流146直接接触，混合在一起，且组合的工艺气体108由出口喷嘴120从工艺气体冷却器100离开。出口工艺气体108的温度在出口喷嘴120附近测量。如果出口气体温度不在目标值处，调整调节阀140和144的位置，且随后调整主流和旁路流的量。流量的调整具有对从工艺气体传递到冷却流体的总热量的影响，且因此具有对出口气体温度的影响。进行调整，直至达到出口喷嘴120处的目标温度。图2中示出的工艺气体冷却器200包括：入口通道202，其中热工艺气体204由多个入口喷嘴218进入工艺气体冷却器200中；以及出口通道206，其中冷却的工艺气体208由多个出口喷嘴220从工艺气体冷却器200离开。出口通道206和入口通道202布置成使得出口通道206包围入口通道202。工艺气体冷却器200还包括：管板212，该管板212液压地连接到入口通道202和出口通道206；多个U形管214，该多个U形管214在它们的端部处连接到管板212；以及壳216，该壳216包围管214且在出口通道206的相反侧上连接到管板212。壳216设有多个入口和出口喷嘴222。管214在一端处与入口通道202流体连通，且在另一端处与出口通道206流体连通。图2中示出的工艺气体冷却器200的旁路系统包括旁路导管或开口238，其安装在入口通道202上且包围到出口通道206中。壁228包括于出口通道206中，出口通道206设有至少一个第一开口230且将出口通道206分成两个室232和234。旁路导管或开口238从入口通道202延伸直至到或超过分隔壁228。用于在管214中流动的工艺气体主流242的第一调节阀240设在出口通道206中，且更特别地本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.壳管式设备(10；11；13)，所述壳管式设备(10；11；13)包括：/n-至少一个入口通道(12；71)，所述至少一个入口通道(12；71)设有用于引入第一流体(14)的至少一个管侧入口喷嘴(28)；/n-至少一个出口通道(16；70)，所述至少一个出口通道(16；70)设有用于排出所述第一流体(14)的至少一个管侧出口喷嘴(30)；/n-多个管束管(24；74；79)，所述多个管束管(24；74；79)具有与所述入口通道(12；71)流体连通的第一开放端和与所述出口通道(16；70)流体连通的第二开放端；/n-至少一个管板(22；72)，所述至少一个管板(22；72)连接到所述多个管(24；74；79)的第二开放端；/n-壳(26；73)，所述壳(26；73)密封地包围所述管束管(24；74；79)周围的室，其中所述壳(26；73)设有用于将第二流体引入所述室中的至少一个壳侧入口喷嘴(32)，且设有用于将所述第二流体在通过所述管束管(24；74；79)与所述第一流体(14)间接热交换之后从所述室排出的至少一个壳侧出口喷嘴(34)；以及/n-旁路系统，所述旁路系统用于将所述第一流体(14)的出口温度(T3)控制在目标值处，/n所述壳管式设备(10；11；13)的特征在于，所述旁路系统包括：/n-至少一个箱(36)，所述至少一个箱(36)安装在所述出口通道(16；70)内侧，所述箱(36)设有至少一个开口或导管(46)、调节阀(44)和箱管板(48)；/n-多个旁路卡口管(38)，所述多个旁路卡口管(38)通过所述箱管板(48)与所述箱(36)流体连通，其中每个卡口管(38)从所述箱管板(48)延伸到所述管束管(24；74；79)的第一开放端与第二开放端中间的点，且部分地插入对应的管束管(24；74；79)中，以便在每个管束管(24；74；79)与对应的卡口管(38)中间形成环形间隙，由此取决于所述调节阀(44)的位置，所述第一流体(14)流分成在所述环形间隙中流动的主流(58)以及在所述卡口管(38)中流动的旁路流(60)，且所述主流(58)在第一温度值(T1)下从所述管束管(24；74；79)排出，而所述旁路流(60)在不同于所述第一温度值(T1)的第二温度值(T2)下从所述旁路系统排出。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170526 EP 17425055.51.壳管式设备(10；11；13)，所述壳管式设备(10；11；13)包括：
-至少一个入口通道(12；71)，所述至少一个入口通道(12；71)设有用于引入第一流体(14)的至少一个管侧入口喷嘴(28)；
-至少一个出口通道(16；70)，所述至少一个出口通道(16；70)设有用于排出所述第一流体(14)的至少一个管侧出口喷嘴(30)；
-多个管束管(24；74；79)，所述多个管束管(24；74；79)具有与所述入口通道(12；71)流体连通的第一开放端和与所述出口通道(16；70)流体连通的第二开放端；
-至少一个管板(22；72)，所述至少一个管板(22；72)连接到所述多个管(24；74；79)的第二开放端；
-壳(26；73)，所述壳(26；73)密封地包围所述管束管(24；74；79)周围的室，其中所述壳(26；73)设有用于将第二流体引入所述室中的至少一个壳侧入口喷嘴(32)，且设有用于将所述第二流体在通过所述管束管(24；74；79)与所述第一流体(14)间接热交换之后从所述室排出的至少一个壳侧出口喷嘴(34)；以及
-旁路系统，所述旁路系统用于将所述第一流体(14)的出口温度(T3)控制在目标值处，
所述壳管式设备(10；11；13)的特征在于，所述旁路系统包括：
-至少一个箱(36)，所述至少一个箱(36)安装在所述出口通道(16；70)内侧，所述箱(36)设有至少一个开口或导管(46)、调节阀(44)和箱管板(48)；
-多个旁路卡口管(38)，所述多个旁路卡口管(38)通过所述箱管板(48)与所述箱(36)流体连通，其中每个卡口管(38)从所述箱管板(48)延伸到所述管束管(24；74；79)的第一开放端与第二开放端中间的点，且部分地插入对应的管束管(24；74；79)中，以便在每个管束管(24；74；79)与对应的卡口管(38)中间形成环形间隙，由此取决于所述调节阀(44)的位置，所述第一流体(14)流分成在所述环形间隙中流动的主流(58)以及在所述卡口管(38)中流动的旁路流(60)，且所述主流(58)在第一温度值(T1)下从所述管束管(24；74；79)排出，而所述旁路流(60)在不同于所述第一温度值(T1)的第二温度值(T2)下从所述旁路系统排出。


2.根据权利要求1所述的壳管式设备(10；11；13)，其特征在于，所述第一流体是待冷却的第一流体，所述第二流体是第二冷却流体，且所述第二温度值高于所述第一温度值。


3.根据权利要求1或权利要求2所述的壳管式设备(10；11；13)，其特征在于，所述旁路系统包括分隔壁(40)，所述分隔壁(40)将所述出口通道(16；70)分成第一室(52)和第二室(54)，所述第一室(52)包围与所述管束管(24；74；79)的第二端流体连通的所述出口通道(16；70)的第一部分，所述第二室(54)包围与所述管侧出口喷嘴(30)流体连通的所述出口通道(16；70)的第二部分。


4.根据权利要求3所述的壳管式设备(10；11；13)，其特征在于，所述分隔壁(40)设有使所述第一室(52)与所述第二室(54)连通的至少一个开口或导管(56)，其中所述第一室(52)与所述管束管(24；74；79)连通且收集所述主流(58)，而所述第二室(54)通过所述至少一个开口或导管(56)与所述第一室(52)连通，与所述箱(36)连通，且与所述管侧出口喷嘴(30)连通，由此所述第二室(54)收集所述主流(58)和所述旁路流(60)，以用于将组合流(18)输送到所述管侧出口喷嘴(30)。


5.根据权利要求4所述的壳管式设备(10；11；13)，其特征在于，所述第二室(54)通过开口或导管(46)与所述箱(36)连通，所述箱(36)的所述开口或导管(46)设有所述箱(36)的所述调节阀(44)，所述调节阀(44)调节可用于所述旁路流(60)的所述箱(36)的所述开口或导管(46)的空出的截面积。


6.根据权利要求4或权利要求5所述的壳管式设备(10；11；13)，其特征在于，所述分隔壁(40)的开口或导管(56)设有调节阀(42)，所述调节阀(42)调节可用于所述主流(58)的所述分隔壁(40)的所述开口或导管(56)的空出的截面积。


7.根据权利要求1至权利要求6中任一项所述的壳管式设备(10)，其特征在于，它包括在所述入口通道(12)的下游与所述入口通道(12)流体连通的入口管板(20)以及在所述出口通道(16)的上游与所述出口通道(16)流体连通的第二出口管板(22)，其中每个管束管(24)在其所述第一开放端处连接到所述入口管板(20)，且在其所述第二开放端处连接到所述出口管板(22)，所述管束管(24)使所述入口通道(12)与所述出...

【专利技术属性】
技术研发人员：G玛南蒂，
申请(专利权)人：阿法拉伐奥米有限公司，
类型：发明
国别省市：意大利;IT