立式管壳式换热器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种立式管壳式换热器，包括外壳体和内置于外壳体的换热器；所述外壳体包括耐压壳体、上封头和下封头；所述换热器包括壳体，上管板、下管板，管束，外套管，导流板和中心管；所述中心管下端穿过上封头、上管板的中心孔至接近下管板位置；所述外套管套接在中心管外侧上部并与中心管外壁之间形成出口通道，所述中心管通过外套管分别与上封头、上管板密封相连；所述外套管上端管壁通过形成缩径结构与中心管上端管壁密封相连；位于上封头外侧位置，所述外套管上设有热媒介质出口；所述下管板与壳体固定相连，所述上管板与壳体之间通过设置填料函密封结构相连；本实用新型专利技术能显著提高了设备的可靠性，保证了设备的经济性，提高了生产效益。

Vertical shell and tube heat exchanger

【技术实现步骤摘要】
立式管壳式换热器
本技术属于化工和石油化工
，本技术提出了一种带有滑动管板和内部膨胀节的立式管壳式换热器，特别适用于利用高温过热蒸汽加热低温工艺物料，尤其是用于芳烃的脱氢反应工艺中。
技术介绍
在化学工业和石油化工中，换热器的应用十分广泛，是不可缺少的常用的工艺设备，在日常生活中也是随处可见的。据统计，在炼油和化工装置中换热器占设备总数的40%左右，投资占总投资的30-45%。近年来随着节能技术的发展，利用换热器进行高温、低温热能的回收带来了显著的经济效益。目前，在换热设备中，使用量最大的是管壳式换热器。随着石油工业和化学工业的发展，各种苛刻条件使用的管壳式换热器越来越多，例如在炼油的加氢裂化、煤油加氢、汽油柴油加氢和润滑油加氢，催化重整、加氢精制等，在化工中的乙烯裂解、乙苯脱氢、高压低压聚合，在化肥中的氨合成、天然气转化等等，换热器需要承受压力从真空到35MPa、温度高达700~900℃的苛刻使用环境。进入21世纪以来，随着装置大型化的高速发展，大型换热器的使用愈来愈广、愈来愈频繁、技术难度愈来愈大、装备的可靠性要求愈来愈高。如何保障换热效果、提高热效率，提高装备的可靠性，已经成为十分重要的研究课题，各种应用于特殊工艺条件下的大型换热器技术层出不穷，不胜枚举。在管壳式换热器中最常用的两种换热器是固定管板式换热器和浮头式换热器。如附图1和附图2所示，由于换热器管程和壳程流体进行换热，必然存在温度差，当温度差大到超过材料可以承受的温度应力时，就必须采用消除膨胀的工程措施。如附图1，在固定管板换热器中，由于两端管板是固定的，所以只能在壳体上设置膨胀节，当管束发生伸长或者缩短时，可以通过膨胀节的伸长和缩短来补偿，从而保障管程和壳程之间不发生泄漏，保证基本的换热效果。如附图2，在浮头式换热器中，壳体上没有膨胀节，所以管程一端采用固定管板，另一端采用滑动管板（即浮头），管束可以在壳体内自由的伸长和缩短，但是此措施解决了膨胀的问题，必然由带来了另外一个问题，即管程和壳程之间的流体密封问题。为了解决此问题，常用的方法是采用填料函密封结构，由于采用密封结构，必然是有泄漏的，所以只能够保证泄漏的量控制在可以接受的范围之内，例如不大于总流量的5%。在这两类换热器，固定管板式换热器和浮头式换热器，通常安装型式有两种卧式或者立式。中国专利CN200820151384.7公开了一种带有导向支承和填料函密封的卧式管壳式换热器；中国专利CN200710043304.6公开了一种带有导向支承和内部膨胀节的卧式管壳式换热器，试图解决以上由于管程、壳程由于温差造成的热应力和膨胀问题。在立式浮头式换热器中，填料函能够保持良好的受力状态，有一定的周向均匀性，能够保证泄漏的量控制在可以接受的范围之内。立式换热器设置壳体膨胀节时，膨胀节无法承受地震发生时的剪切力，而当设计成可以承受地震剪切力时，又由于刚性和强度几乎失去的膨胀作用。但是在大型化是在耐压壳体上设置膨胀节，可靠性和设备安全性难以得到保证。
技术实现思路
为了克服上述缺陷，本技术的目的在于提出一种新颖的立式管壳式换热器，其通过设置内置式换热器结构，避免管程和壳程之间流体的泄漏，同时保证换热器的管程可以自由的膨胀，从而克服管程和壳程流体的温度差所带来的热应力，保证换热器的可靠性。为了实现上述目的，本技术的技术方案为：一种立式管壳式换热器，包括外壳体和内置于外壳体的换热器；所述外壳体包括耐压壳体和耐压壳体两端的上封头和下封头；所述换热器包括壳体，设置在壳体两端的上管板、下管板，管束，导流板和中心管；所述上管板上设有中心孔；所述中心管下端穿过上封头、上管板的中心孔至接近下管板位置并与下管板之间留有过流通道；所述中心管上端进口为热媒介质进口；设有外套管，所述外套管套接在中心管外侧上部并与中心管外壁之间形成出口通道，所述中心管通过外套管分别与上封头、上管板密封相连；所述出口通道下端与换热区连通；所述外套管上端管壁通过形成缩径结构与中心管上端管壁密封相连；位于上封头外侧位置，所述外套管上设有热媒介质出口；所述管束两端分别穿过上管板、下管板且分别与上管板、下管板固定连接；所述若干导流板轴向均匀分布于中心管与壳体之间形成的换热区内；所述下管板与壳体固定相连，所述上管板与壳体之间通过设置填料函密封结构相连；设有支撑锥段，所述壳体下端通过支撑锥段与下封头固定相连；所述支撑锥段下端设有工艺物料出口，所述耐压壳体上设有工艺物料进口。作为本技术的进一步改进：对应上封头和上管板区间，所述外套管上设有膨胀节结构。进一步保证换热器的管程可以自由的伸长和缩短，有效地将管壳程之间的泄露控制在很小的范围内，保证换热器的可靠性。作为本技术的进一步改进：为了进一步提高下管板的可靠性，所述下管板上设有用于防冲击和隔热的挡板。作为本技术的进一步改进：为了提高换热的均匀性和设备的稳定性，所述耐压壳体、壳体和中心管同轴设置。作为本技术的进一步改进：为了保证中心管的可靠性，所述中心管管壁内侧设有泡顶隔热桶。作为本技术的进一步改进：为了保证承受高温的壳体下端的可靠性，同时兼顾设备的经济性，所述壳体内壁下端部分设置泡顶隔热桶。作为本技术的优选实施例：所述顶隔热桶由泡顶板、隔热板和基板复合而成。其中，泡顶板和隔热板承受高温，基板用于承压。作为本技术的优选实施例：设有支撑裙座，用于外壳体的支撑并与外壳体下封头固定连接。本技术通过内置换热器的设计，避免了在耐压壳体上设置膨胀节结构；同时通过将换热器设计成一种带有滑动管板和内部膨胀节的管壳式换热器，其可以可靠地避免管程和壳程之间流体的泄漏，同时保证换热器的管程可以自由的膨胀，从而克服管程和壳程流体的温度差所带来的热应力，保证换热器的可靠性，特别适用于利用高温过热蒸汽加热低温工艺物料。附图说明附图1为背景中壳体带膨胀节的固定管板换热器；附图2为背景中填料函式浮头换热器；附图3为本技术的立式管壳式换热器。附图4为本技术中填料函密封结构示意图。附图5为本技术中泡顶隔热桶结构示意图。具体实施方式为了加深对本技术的理解，下面将结合附图和实施例对本技术做进一步详细描述。实施例，如图3所示：本实施例涉及一种立式管壳式换热器，包括外壳体和内置于外壳体的换热器。其中，外壳体包括耐压壳体11和耐压壳体两端的上封头12和下封头13；换热器包括壳体21，设置在壳体两端的上管板22、下管板23，管束25，导流板26、中心管24、外套管27和支撑锥段29；所述耐压壳体11、壳体21和中心管24同轴设置。换热器上端通过外套管24与外壳体的上封头12密封相连，换热器的下端通过支撑锥段29与外壳体的下封头13相连；耐压壳体11与换热器壳体21之间留有环形通道；上管板22设有中心孔。如图3所示：换热器中，中心管24下端穿过上封头12、上管板22的中心本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种立式管壳式换热器，其特征在于：包括外壳体和内置于外壳体的换热器；所述外壳体包括耐压壳体和耐压壳体两端的上封头和下封头；所述换热器包括壳体，设置在壳体两端的上管板、下管板，管束，若干导流板和中心管；所述上管板上设有中心孔；所述中心管下端穿过上封头、上管板的中心孔至接近下管板位置并与下管板之间留有过流通道；所述中心管上端进口为热媒介质进口；设有外套管，所述外套管套接在中心管外侧上部并与中心管外壁之间形成出口通道，所述中心管通过外套管分别与上封头、上管板密封相连；所述出口通道下端与换热区连通；所述外套管上端管壁通过形成缩径结构与中心管上端管壁密封相连；位于上封头外侧位置，所述外套管上设有热媒介质出口；所述管束两端分别穿过上管板、下管板且分别与上管板、下管板固定连接；所述若干导流板轴向均匀分布于中心管与壳体之间形成的换热区内；所述下管板与壳体固定相连，所述上管板与壳体之间通过设置填料函密封结构相连；设有支撑锥段，所述壳体下端通过支撑锥段与下封头固定相连；所述支撑锥段下端设有工艺物料出口，所述耐压壳体上设有工艺物料进口。/n

【技术特征摘要】
1.一种立式管壳式换热器，其特征在于：包括外壳体和内置于外壳体的换热器；所述外壳体包括耐压壳体和耐压壳体两端的上封头和下封头；所述换热器包括壳体，设置在壳体两端的上管板、下管板，管束，若干导流板和中心管；所述上管板上设有中心孔；所述中心管下端穿过上封头、上管板的中心孔至接近下管板位置并与下管板之间留有过流通道；所述中心管上端进口为热媒介质进口；设有外套管，所述外套管套接在中心管外侧上部并与中心管外壁之间形成出口通道，所述中心管通过外套管分别与上封头、上管板密封相连；所述出口通道下端与换热区连通；所述外套管上端管壁通过形成缩径结构与中心管上端管壁密封相连；位于上封头外侧位置，所述外套管上设有热媒介质出口；所述管束两端分别穿过上管板、下管板且分别与上管板、下管板固定连接；所述若干导流板轴向均匀分布于中心管与壳体之间形成的换热区内；所述下管板与壳体固定相连，所述上管板与壳体之间通过设置填料函密封结构相连；设有支撑锥段，所述壳体下端通过支撑锥段与下封头固定相连；所述支撑锥段下端设有工艺物...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐志刚，
申请(专利权)人：常州瑞凯化工装备有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32