一种复合型冷凝蒸发器及其应用制造技术

本发明专利技术属于吸收式制冷

【技术实现步骤摘要】
一种复合型冷凝蒸发器及其应用


[0001]本专利技术属于吸收式制冷
、
精馏
，特别涉及一种复合型冷凝蒸发器及其应用
。

技术介绍

[0002]精馏是一种利用回流使液体混合得到高纯度分离的蒸馏方法，是工业上应用最广的液体混合物分离操作，广泛用于石油
、
化工
、
轻工
、
食品
、
冶金等部门
。
典型的精馏设备是连续精馏装置（如图1所示），包括精馏塔
、
再沸器
、
冷凝器等
。
精馏塔供汽液两相接触进行相际传质，位于塔顶的冷凝器使蒸气得到部分冷凝
,
部分凝液作为回流液返回塔顶
,
其余馏出液是塔顶产品
。
位于塔底的再沸器使液体部分汽化，蒸气沿塔上升，余下的液体作为塔底产品
。
塔顶的冷凝器多数采用循环水作为冷却介质，因冷凝器需要的冷量较多，导致循环水的消耗量较大，增加了公用工程的能耗
。
夏季时，往往循环水的温度较高，造成了精馏塔顶冷凝压力过高，导致塔底再沸器需要输入较多的热量，增加了能耗
。
[0003]吸收式制冷系统是利用低品位余热驱动热力工质，通过工质（如氨气）的相变进行制冷
。
主要设备包括发生器
、
冷凝器
、
蒸发器
、
吸收器
、
溶液泵等
。
如图2所示，利用低品位余热在发生器中加热
,
由溶液泵从吸收器输送来的具有一定浓度的富含制冷剂的混合溶液
(
简称富液
)
，使富溶液中的大部分低沸点的制冷剂解吸出来，成为高压气态制冷剂进入冷凝器中
,
被循环水冷却成高压液态制冷剂，高压液态制冷剂经过膨胀阀减压成低压气液饱和态制冷剂，低压气液饱和态的制冷剂进入蒸发器中，吸收需要冷却的介质的热量而汽化成低压气态制冷剂，低压气态制冷剂进入吸收器中
。
在发生器中经发生过程剩余的高压贫液经减压阀减压成低压贫液，进入吸收器中，与从蒸发器出来的低压气态制冷剂相混合吸收，恢复到原来的浓度，成为常温富液，常温富液经溶液泵升压后送入发生器中继续循环工作
。
在以上工作过程中，因绝热节流减压，势必发生闪发
。
高压液态制冷剂经膨胀阀节流减压，成为了低压气液饱和态制冷剂，如果能将其在进入蒸发器前，将其中的气态制冷剂分离出来，让纯液态的低压饱和制冷剂进入蒸发器中，将能极大地提高蒸发效率，因为饱和气液两相流的蒸发效率低于饱和纯液相的蒸发效率
。
此外，在吸收器中出来的常温富液，因其已接近于饱和态，故其在进入溶液泵中，极易造成溶液泵的汽蚀
。
常规的做法是加大吸收器与溶液泵之间的高度差，将有效汽蚀余量加大
。
这样会造成机组的整体高度增加，增加了机组管路的成本，同时也给超高运输增加了成本
。
[0004]因此我们提出了一种复合型冷凝蒸发器及其应用，来解决上述问题
。

技术实现思路

[0005]为了解决上述问题，提供一种复合型冷凝蒸发器及其应用
。
[0006]通过以下制备工艺来实现上述目的：本专利技术的第一目的在于提供一种复合型冷凝蒸发器，包括筒体和位于筒体两端的封头，所述筒体内部由外至内对称设置有两个外管板和两个内管板；其中一个外管板与内
管板之间为第一壳程筒体，其中另一个外管板与内管板之间为第三壳程筒体，两个内管板之间为第二壳程筒体；两个外管板之间均匀分布有若干个内换热管，且所述内换热管的两端分别与筒体两端的封头连通；两个内管板之间均匀分布有若干个外换热管，且所述外换热管的两端分别于第一壳程筒体和第三壳程筒体连通；所述内换热管的中间一段位于外换热管内部；所述第二壳程筒体外侧设有外夹套，且外夹套与第二壳程筒体之间焊接固定一组旋流板；其中一个封头上设有介质进口，另一个封头上设有介质出口；第三壳程筒体上设有低压气液饱和态介质进口和低压气态介质第一出口，第一壳程筒体上设有低压气态介质第二出口，所述外夹套上位于旋流板的首尾分别设有低压气态介质进口和低压气态介质第二出口，第二壳程筒体上分别设有气体进口和冷凝液出口
。
[0007]作为上述技术方案的进一步改进，所述低压气液饱和态介质进口位于第三壳程筒体上侧面位置
。
[0008]作为上述技术方案的进一步改进，所述复合型冷凝蒸发器的运行过程如下：所述内换热管中流通第一介质，第一介质初始形态为常温介质；第三壳程筒体
、
外换热管
、
第一壳程筒体以及外夹套依次流通第二介质，第二介质初始形态为低压低温气液饱和态；第二壳程筒体流通第三介质，第三介质初始形态为高温介质；三种介质的具体换热过程为：低压气液饱和态的第二介质进入第三壳程筒体后，一部分被闪蒸形成低压气态介质从低压气态介质第一出口流出，另一部分闪蒸后的低压液态介质向下进入外换热管与内换热管之间的腔体内，吸收外换热管外侧的第三介质和内换热管内侧的第一介质的热量，气化成低压气态介质，再被引入外夹套内，在旋流板的旋流作用下，再次吸收第一介质的热量，冷量被二次利用后的低压气态介质从低压气态介质第二出口流出与低压气态介质第一出口流出的低压气态介质相汇合参与下一流程；第一介质被吸收热量后，成为过冷态的介质，参与下一流程；第三介质被吸收热量后，冷凝成液态，参与下一流程
。
[0009]作为上述技术方案的进一步改进，所述复合型冷凝蒸发器的运行过程如下：第一介质为吸收器出来的常温富液，第二介质为冷凝器出来且经过膨胀阀后的低压低温气液饱和态制冷剂，第三介质为精馏塔塔顶出来的塔顶气；低压气液饱和态制冷剂进入第三壳程筒体后，一部分闪蒸形成低压气态制冷剂从低压气态制冷剂第一出口流出，另一部分闪蒸后的低压液态制冷剂向下进入外换热管与内换热管之间的腔体内；精馏塔出来的塔顶气从气体进口进入第二壳程筒体，从吸收器出来的常温富液进入内换热管中；闪蒸后的低压液态制冷剂向下进入外换热管与内换热管之间的腔体内，吸收外换热管外侧的塔顶气和内换热管内侧的常温富液的热量，气化成低压气态制冷剂，再被引入外夹套内，在旋流板的旋流作用下，再次吸收塔顶气的热量，冷量被二次利用后的低压气态制冷剂从低压气态制冷剂第二出口流出与低压气态制冷剂第一出口流出的低压气态制冷剂相汇合，进入吸收器中，继续制冷循环；内换热管内的常温富液被吸收热量后，成为过冷态的低温富液，然后去溶液泵，继
续制冷循环；外换热管外侧的塔顶气被吸收热量后，冷凝成液态，一部分作为塔顶产品冷凝液采出，另一部分作为塔顶回流液进入精馏塔中进行精馏操作
。
[0010]作为上述技术方案的进一步改进，所述外换热管外侧设有若干个折流板
。
[0011]本专利技术的第二目的在于提供一种精馏系统，包括精馏塔和再沸器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种复合型冷凝蒸发器，其特征在于，包括筒体和位于筒体两端的封头，所述筒体内部由外至内对称设置有两个外管板和两个内管板；其中一个外管板与内管板之间为第一壳程筒体，其中另一个外管板与内管板之间为第三壳程筒体，两个内管板之间为第二壳程筒体；两个外管板之间均匀分布有若干个内换热管，且所述内换热管的两端分别与筒体两端的封头连通；两个内管板之间均匀分布有若干个外换热管，且所述外换热管的两端分别于第一壳程筒体和第三壳程筒体连通；所述内换热管的中间一段位于外换热管内部；所述第二壳程筒体外侧设有外夹套，且外夹套与第二壳程筒体之间焊接固定一组旋流板；其中一个封头上设有介质进口，另一个封头上设有介质出口；第三壳程筒体上设有低压气液饱和态介质进口和低压气态介质第一出口，第一壳程筒体上设有低压气态介质第二出口，所述外夹套上位于旋流板的首尾分别设有低压气态介质进口和低压气态介质第二出口，第二壳程筒体上分别设有气体进口和冷凝液出口
。2.
根据权利要求1所述的复合型冷凝蒸发器，其特征在于，所述低压气液饱和态介质进口位于第三壳程筒体上侧面位置
。3.
根据权利要求1所述的复合型冷凝蒸发器，其特征在于，所述复合型冷凝蒸发器的运行过程如下：所述内换热管中流通第一介质，第一介质初始形态为常温介质；第三壳程筒体
、
外换热管
、
第一壳程筒体以及外夹套依次流通第二介质，第二介质初始形态为低压低温气液饱和态；第二壳程筒体流通第三介质，第三介质初始形态为高温介质；三种介质的具体换热过程为：低压气液饱和态的第二介质进入第三壳程筒体后，一部分被闪蒸形成低压气态介质从低压气态介质第一出口流出，另一部分闪蒸后的低压液态介质向下进入外换热管与内换热管之间的腔体内，吸收外换热管外侧的第三介质和内换热管内侧的第一介质的热量，气化成低压气态介质，再被引入外夹套内，在旋流板的旋流作用下，再次吸收第三介质的热量，冷量被二次利用后的低压气态介质从低压气态介质第二出口流出与低压气态介质第一出口流出的低压气态介质相汇合参与下一流程；第一介质被吸收热量后，成为过冷态的介质，参与下一流程；第三介质被吸收热量后，冷凝成液态，参与下一流程
。4.
根据权利要求3所述的复合型冷凝蒸发器，其特征在于，所述复合型冷凝蒸发器的运行过程如下：第一介质为吸收器出来的常温富液，第二介质为冷凝器出来且经过膨胀阀后的低压低温气液饱和态制冷剂，第三介质为精馏塔塔顶出来的塔顶气；低压气液饱和态制冷剂进入第三壳程筒体后，一部分闪蒸形成低压气态制冷剂从低压气态制冷剂第一出口流出，另一部分闪蒸后的低压液态制冷剂向下进入外换热管与内换热管之间的腔体内；精馏塔出来的塔顶气从气体进口进入第二壳程筒体，从吸收器出来的常温富液进入内换热管中；闪蒸后的低压液态制冷剂向下进入外换热管与内换热管之间的腔体内，吸收外换热管外侧的塔顶气和内换热管内侧的常温富液的热量，气化成低压气态制冷剂，再被引入外夹
套内，在旋流板的旋流作用下，再次吸收塔顶气的热量，冷量被二次利用后的低压气态制冷剂从低压气态制冷剂第二出口流出与低压气态制冷剂第一出口流出的低压气...

【专利技术属性】
技术研发人员：祝令辉，蒋英明，郭盼盼，
申请(专利权)人：安徽普泛能源技术有限公司，
类型：发明
国别省市：