一種噴淋式冷凝器的製作方法

2023-08-12 11:17:16

本實用新型涉及管殼式換熱領域，特別涉及一種噴淋式冷凝器。

背景技術：

精餾是石油化工行業最常用的一種液體混合物分離操作。典型的精餾設備由精餾塔、塔頂冷凝器、塔釜再沸器組成。在精餾塔中，汽液兩相逆流接觸，進行相際傳質。塔頂冷凝器使上升的蒸汽全部冷凝或部分冷凝，冷凝液的一部分作為回流液返回精餾塔，其餘作為塔頂產品採出；塔釜再沸器使下降的液體部分汽化，蒸汽沿塔上升，液體作為塔底產品採出。塔頂回流對於精餾塔的分離效果和能耗都有關鍵影響。塔頂冷凝器一般採用列管式換熱器，由殼體、管板、換熱管、封頭、折流擋板組成。

在一些低沸點物質的精製過程中，比如從氨氮廢水中回收氨，精餾塔塔頂得到氨與水蒸汽的混合物，進入塔頂冷凝器殼程後，由於相同溫度下水的飽和蒸氣壓低於氨的飽和蒸氣壓，水蒸汽比氨更易冷凝，於是在殼程的前部分，混合蒸汽中的水蒸汽冷凝分率高於氨的冷凝分率，導致尚未冷凝的混合蒸汽中氨的含量升高，使得尚未冷凝的混合蒸汽的露點下降，以致低於冷凝器和冷媒所能提供的最低冷凝溫度，從而使部分氨不能完全冷凝，不凝汽排出管弛放的尾氣中含氨量過高，既降低了氨的回收率，又會造成環境汙染。與此類似的還有氯化氫的精製過程。

專利CN103837015公開了一種採用非金屬換熱管的噴淋式管殼換熱器，包括殼體、噴淋器、平行置於殼體內的換熱管、支撐換熱管的支撐板和連接換熱管的管板，適用於低溫多效蒸餾海水淡化設備及溴化鋰吸收式製冷劑。在該換熱器中，熱流體進入換熱管，冷流體以噴淋形式進入殼體，並在換熱管表面蒸發，從而帶走換熱管內熱流體的熱量，達到冷卻熱流體的目的。

專利CN103353243公開了一種噴淋式換熱器，包括噴淋裝置、蛇形管及噴淋液回收裝置。在該換熱器中，熱流體進入蛇形管，冷流體以噴淋形式流過蛇形管表面並帶走蛇形管內熱流體的熱量，達到冷卻熱流體的目的。

以上噴淋式換熱器的熱流體均流經管程，不能解決氨等低沸點物質與水的混合蒸汽在殼程難以完全冷凝的問題。

技術實現要素：

有鑑於此，本實用新型的目的在於提供了一種適用於含低沸點物質的混合蒸汽冷凝過程的噴淋式冷凝器，能有效解決混合蒸汽中低沸點物質難以完全冷凝的的問題。

為達到上述目的，本實用新型提供如下技術方案：本裝置涉及一種噴淋式冷凝器，包括殼體、封頭、管板、噴淋裝置和換熱管，所述封頭連接在殼體的兩端，所述換熱管布置在殼體內，其開口端與管板密封連接，所述一側的封頭上設有冷媒入口，在另一側的封頭上設有冷媒出口，所述殼體上表面設有蒸汽入口和不凝氣排出口，殼體下表面設有冷凝液出口，所述噴淋裝置設置在殼體上。

進一步，所述噴淋裝置包括若干個噴嘴，所述噴嘴間隔設置在所述殼體的上，可將液體輸送到殼體的內部。

進一步，還包括若干個折流板，所述折流板豎直設置在殼體的內腔，且相鄰兩折流板高低錯落設置。

進一步，所述冷媒入口設置在一側封頭的下端，所述冷媒出口設置於另一側封頭的上端。

進一步，還包括管程排盡口，所述管程排盡口設置在冷媒出口側封頭的下端。

本實用新型的有益效果在於：

本裝置耦合了換熱和吸收過程，可以解決含低沸點物質的混合蒸汽難以完全冷凝的問題。

採用殼程通待冷凝蒸汽、管程通冷媒的形式，在冷凝過程中在殼程空間噴淋待凝蒸汽中高沸點組分的液體或待凝蒸汽的稀溶液，在換熱管表面形成液膜，達到吸收未凝蒸汽中低沸點組分的效果；通過錯落設置的折流板，增強蒸汽相流動的湍動程度，提高傳遞係數，有利於蒸汽更充分地冷凝；通過將冷媒入口設置在殼體一側封頭的下端，蒸汽入口設置於另一側殼體的上端，使冷媒和蒸汽逆流流動，提高換熱效率。此裝置能有效解決混合蒸汽中低沸點組分難以完全冷凝的問題。

附圖說明

為了使本實用新型的目的、技術方案和有益效果更加清楚，本實用新型提供如下附圖進行說明：

圖1為噴淋式冷凝器的結構示意圖；

具體實施方式

下面將結合附圖，對本實用新型的優選實施例進行詳細的描述。

該換熱器包括：殼體1、封頭5、管板2、換熱管3、折流板4、噴淋裝置8。換熱管3平行於殼體1安裝，兩端固定在管板2上，封頭5與殼體1通過法蘭相連。折流板4垂直換熱管3設置，沿換熱管3等間距排布。在殼體1上方設有噴淋裝置8，殼體上表面平行於換熱管3設置一排噴嘴9。在一側封頭的側面設有冷媒入口11，在另一側的封頭上表面設有冷媒出口6、下表面設有管程排盡口13。殼體上表面設有蒸汽入口7和不凝氣排出口10，殼體下表面設有冷凝液出口12。

換熱器運行時，冷媒從冷媒入口11進入換熱管3，並從冷媒出口6排出，低沸點物質和水的混合蒸汽從蒸汽入口7進入殼程，噴淋液通過噴嘴9進入殼程，噴淋液噴淋在換熱管表面形成液膜，水蒸汽和部分低沸物蒸汽在和換熱管表面換熱過程中冷凝，未冷凝的低沸物蒸汽與液膜接觸時被液膜吸收，從而完成蒸汽的冷凝過程。最後冷凝液從冷凝液出口12排出，管程排盡口13用於在停車時排盡封頭內冷媒的殘液，其他不冷凝氣體從不凝氣排出口10排出。可用水作為噴淋液，也可使用低沸物含量低於待冷凝蒸汽中低沸物含量的水溶液作為噴淋液，低沸點物質即使難以冷凝，也可以通過噴淋液進行吸收，從冷凝液排出口排出，達到完全冷凝的效果，該換熱器在換熱過程中耦合了吸收過程，從而解決了低沸點物質和水的混合蒸汽難以完全冷凝的問題。

最後需要說明的是，以上優選實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制，儘管通過上述優選實施例已經對本實用新型進行了詳細的描述，但本領域技術人員應當理解，可以在形式上和細節上對其作出各種各樣的改變，而不偏離本實用新型權利要求書所限定的範圍。