一种多级换热及气液分离的组合设备制造技术

本实用新型专利技术公开了一种用于分段控制多组分气体的换热温度和压力、气液分离、分级回收凝液的组合设备。它是一个塔形设备，分为上、中、下三部分，采用法兰连接；气体在塔内自下而上流动，塔体下部的功能是脱除进塔气体夹带液、收集上段换热设备产生的凝液；塔体中部由多段模块式设备组成，每段模块式设备的换热器为螺旋板式换热器，每段模块式设备的功能是自动控制气体的换热温度和压力、气液分离、并收集上段模块式设备产生的凝液；塔体上部的功能是一级自动控制气体的换热温度和压力、气液分离的设备。其特征在于：可自由灵活选配模块式设备的段数，与塔体上、下部分组合成为一台整体设备，满足气体逐级换热、气液分离并分级回收凝液的生产要求。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种具备换热和气液分离功能的设备，尤其是涉及一种用于分段 控制多组分气体的换热温度和压力、气液分离、分级回收凝液的组合设备。
技术介绍
在工业生产过程中，产生的蒸馏气体中含有多种组分，生产中需要将气体中各种 组分分离出来，经常采用的一种工艺方法是根据气体中各种组分的饱和蒸汽压、冷凝点不 同，分段控制气体换热的温度和压力，进行气液分离，并分级回收凝液。目前工厂中普遍采 用的生产流程是一级气体冷凝器+ —级气液分离器+ 二级气体冷凝器+ 二级气液分离器 +三级气体冷凝器+三级气液分离器+……，该工艺流程长、设备多、连接管道长、占地广、投 资大。中国国家知识产权局公开了一种技术专利高效复合式气液分离器(授权公 告号CN 201394406Y)，其特征是在一个塔式容器中，气体由下而上依次流经旋流气液分 离器、列管式气水中冷器、高效破沫捕雾器，气体自塔顶流出，冷凝液自塔底流出。该设备具 备冷却气体、气液分离功能，但是有一定的使用局限性，首先是设备结构问题因为高效破 沫捕雾器聚集的液滴、列管式气水中冷器冷凝的液滴依靠重力沉降，与上升气体逆向流动， 在气体流速高的情况下，会造成气体带液或气体压力降增大的现象；其二列管式气水中冷 器换热面积取决于列管数量的多少，换热面积小，换热效率低，一旦换热管束腐蚀穿孔，整 台设备即报废；其三该设备作用效果只相当于一级气体冷凝器+—级气液分离器，当生产 要求工艺气体多级冷却和气液分离时，仍然需要多台设备组合来解决。螺旋板式换热器是由两张金属板分别焊接在中心隔板上，在专用的卷板机上卷制 成两个紧密相邻、互不相通的螺旋通道，两种传热介质通过螺旋板壁进行换热的换热器。螺 旋板式换热器特点是传热性能好、传热均勻、传热温差小、流体阻力小、自洁能力强、结构 紧凑、造价低、不可拆式结构的密封性能好。我国于2003年3月17日首次发布了《螺旋板 式换热器》标准(JB/T-200;3)，规定了四种类型的螺旋板式换热器设计、制造、检验与验收要 求。国外螺旋板式换热器的发展已经历了近80年的历史，其应用领域比我国深入、广泛，例 如塔上型螺旋板式换热器就是基于四种类型基础上进行变化形式的螺旋板式换热器，是 为内置于蒸馏塔顶部而特制的，用于冷却蒸馏塔顶的气体，冷凝液在重力作用下回流塔内， 不凝性气体从塔顶排出，从而取代了蒸馏塔外部的塔顶气管壳式换热器、分液罐、冷凝液回 流泵，其优越性显而易见；但是对于蒸馏塔抽出的蒸馏气体需要将气体中的各种组分分离 回收时，国外依然采用多台气体冷凝器+多台气液分离器组合的方法来解决。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种具备控制气体换热的温度和压力，进 行气液分离，并分级回收凝液功能的模块式设备，该模块式设备能根据不同的生产工艺要 求，组合成为一台整体设备。本技术提供的一种多级换热及气液分离的组合设备，包括带有下端椭圆形封 头的圆筒壳体、带有上端椭圆形封头的圆筒壳体和夹在中部多段圆筒壳体，各圆筒之间通 过壳体法兰连接，其特征在于所述带有下端椭圆形封头的圆筒壳体内壁焊接一块立式隔 板，将其分割为脱液室和一级凝液室，脱液室设有气体入口、气体夹带液排液口，一级凝液 室的侧壁设有一级凝液排液口 ；所述中部多段圆筒壳体两端均带有壳体法兰，其下壳体法 兰面均安装有一块下封闭面板，各级螺旋板式换热器立式安装在各下封闭面板上，各下封 闭面板中间均设有半圆形气体入口、边沿均设有弧形凝液降液口，各级螺旋板式换热器上 端均安装上封闭面板，各上封闭面板的边沿上均设有弧形气体口，各热交换介质自热交换 介质入口切向进入各级螺旋板式换热器的热交换介质螺旋通道，自各热交换介质出口接 出；所述中部各段圆筒壳体中的上封闭面板上设有一块与该段圆筒壳体内壁焊接的立式 隔板，将中部各段圆筒壳体的上半部，分割为气相室和上级凝液室，气相室设有气体测温仪 表、气体测压仪表、气体出口，上级凝液室内均有一块弧形隔板与圆筒形壳体内壁焊接，形 成上级凝液降液槽，上级凝液室均设有气体入口、上级凝液排液口、测液位仪表；所述带有 上端椭圆形封头的圆筒壳体的下壳体法兰面安装有一块下封闭面板，螺旋板式换热器立式 安装在下封闭面板上，下封闭面板中间设有半圆形气体入口、边沿设有弧形凝液降液口，螺 旋板式换热器上封闭面板的上方为气相室，设有气体测温仪表、气体测压仪表和不凝性气 体出口，圆筒壳体有热交换介质进口，热交换介质出口 ；所述脱液室、气相室均安装有除雾 器。所述的各螺旋板式换热器均由两块连接板与各圆筒壳体的内壁焊接；螺旋板式换热器 的中心隔板处下端气体螺旋通道入口安装支撑环，形成敞开式半圆形气体入口通道；螺旋 板式换热器的气体螺旋通道尽头是一个上下贯通、垂直的半圆弧形气液分离空间；半圆弧 形气液分离空间内有立式翅片。所述的各螺旋板式换热器热交换介质入口管上均设置流量调节阀，各流量调节阀 由各气相室气体测温仪表的信号分别控制；所述的气相室气体出口和上级凝液室气体入口 之间均设有圆筒壳体外的连通管，各连通管上均设置气体压力调节阀，由各气相室气体测 压仪表的信号分别控制；不凝性气体出口管上设置气体压力调节阀，由气相室气体测压仪 表的信号控制。本技术与目前采用多台气体冷凝器+多台气液分离器的工艺相比，具有以下 有益效果首先是本技术能够根据不同的生产工艺要求组合成为一台整体设备，使得 设备台数、连接管道、设备占地面积均大大减少，工程投资降低。其二是本技术将设备 内部气体通道和凝液通道分开，设置了立式翅片，用于水平气流的脱液和凝液的导流，设置 了除雾器，用于上升气流的脱液，使得气体在流动过程中进行了两级气液分离，最大限度减 少了气体带液量，提高了气体中凝液回收的产量。其三是本技术采用的换热器是基于 我国《螺旋板式换热器》(JB/T-200;3)中不可拆式带半圆筒体的螺旋板式换热器改进的，减 少了不可拆式带半圆筒体的螺旋板式换热器设备部件，使得气体进出口面积加大，气体流 动阻力更小，有利于生产能耗、设备成本的降低。其四是各热交换介质分别进入各螺旋板式 换热器，与气体在各自的螺旋通道内呈全逆流方式流动，传热效率高，适合于小温差介质之 间的传热，使得气体换热的温度可准确控制，提高了气体中组分回收的质量，并有利于低温 热源的利用，为工厂的节能提供了条件。其五是本技术各段设备通过壳体法兰连接，可 快速分段更换壳体，检修费用低。附图说明图1 是本技术一种多级换热和气液分离的组合设备的主视图；图2 是沿图1中A-A线的剖视图；图3 是沿图1中B-B线的剖视图；图4 是沿图1中C-C线的剖视图；图5 是沿图1中D-D线的剖视图；图6 是沿图1中E-E线的剖视图；图7 是沿图1中F-F线的剖视图；图8 是沿图1中G-G线的剖视图；图9 是沿图1中H-H线的剖视图；图10 是沿图1中I-I线的剖视图；图11 是沿图1中J-J线的剖视图；图12 是沿图1中K-K线的剖视图；图13 是沿图1中M-M线的剖视图。图中1-组合塔一段，11-脱液室，12- 一级凝液室，2-组合塔二段，20- 一级螺旋 板式换热器，21- 一级气相室，22- 二级凝液室，23- 二级凝液降液槽，3-组合塔三段，30- 二 级螺本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种多级换热及气液分离的组合设备，包括带有下端椭圆形封头的圆筒壳体、带有上端椭圆形封头的圆筒壳体和夹在中部多段圆筒壳体，各圆筒之间通过壳体法兰连接，其特征在于：所述带有下端椭圆形封头（１０２）的圆筒壳体（１０３）内壁焊接一块立式隔板（１０４），将其分割为脱液室（１１）和一级凝液室（１２），脱液室（１１）设有气体入口（１０５）、气体夹带液排液口（１０７），一级凝液室（１２）的侧壁设有一级凝液排液口（１０８）；所述中部多段圆筒壳体（２０３、３０３）两端均带有壳体法兰，其下壳体法兰（２０１、３０１）面均安装有一块下封闭面板（５１３、６１３），各级螺旋板式换热器（２０、３０）立式安装在各下封闭面板（５１３、６１３）上，各下封闭面板（５１３、６１３）中间均设有半圆形气体入口（５０７、６０７）、边沿均设有弧形凝液降液口（５１０、６１０），各级螺旋板式换热器（２０、３０）上端均安装上封闭面板（５１４、６１４），各上封闭面板（５１４、６１４）的边沿上均设有弧形气体口（５１１、６１１），各热交换介质自热交换介质入口（５１５、６１５）切向进入各级螺旋板式换热器（２０、３０）的热交换介质螺旋通道，自各热交换介质出口（５１６、６１６）接出；所述中部各段圆筒壳体（２０３、３０３）中的上封闭面板（５１４、６１４）上设有一块与该段圆筒壳体内壁焊接的立式隔板（２０６、３０６），将中部各段圆筒壳体（２０３、３０３）的上半部，分割为气相室（２１、３１）和上级凝液室（２２、３２），气相室（２１、３１）设有气体测温仪表（２０８、３０８）、气体测压仪表（２１１、３１１）、气体出口（２０９、３０９），上级凝液室（２２、３２）内均有一块弧形隔板（２１２、３１２）与圆筒形壳体（２０３、３０３）内壁焊接，形成上级凝液降液槽（２３、３３），上级凝液室（２２、３２）均设有气体入口（２１０、３１０）、上级凝液排液口（２０４、３０４）、测液位仪表（２０５、３０５）；所述带有上端椭圆形封头（４０２）的圆筒壳体（４０３）的下壳体法兰（４０１）面安装有一块下封闭面板（７１３），螺旋板式换热器（４０）立式安装在下封闭面板（７１３）上，下封闭面板（７１３）中间设有半圆形气体入口（７０７）、边沿设有弧形凝液降液口（７１０），螺旋板式换热器（４０）上封闭面板（７１４）的上方为气相室（４１），设有气体测温仪表（４０８）、气体测压仪表（４１１）和不凝性气体出口（４０９），圆筒壳体（４０３）有热交换介质进口（７１５），热交换介质出口（７１６）；所述脱液室（１１）、气相室（２１、３１、４１）均安装有除雾器（１０６、２０７、３０７、４０７）。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈群，张志宏，
申请(专利权)人：陈群，张志宏，安庆实华工程设计有限责任公司，
类型：实用新型
国别省市：34