高黏度、易凝結物料的冷凝方法
2023-12-04 07:39:36 2
高黏度、易凝結物料的冷凝方法
【專利摘要】本發明涉及一種高黏度、易凝結物料的冷凝方法，主要解決現有技術中高黏度、易凝結物料無法連續操作的問題。本發明通過採用一種高黏度、易凝結物料的冷凝方法，反應罐（20）中生成的高黏度、易凝結物料進入冷凝器（22），與冷卻介質換熱後，形成的凝液進入凝液儲罐（35），未冷凝的物料作為待冷卻介質進入換熱器（23）的冷凝換熱區（3）的殼程，換熱器（23）中形成的凝液進入凝液儲罐（35），未冷凝的物料從待冷卻介質出口（6）排出的技術方案較好地解決了上述問題，可用於高黏度、易凝結物料的冷凝中。
【專利說明】高黏度、易凝結物料的冷凝方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種高黏度、易凝結物料的冷凝方法。
【背景技術】
[0002]化工、原料藥生產過程中都會用到換熱器對蒸餾原料進行冷凝回收，而對於一些特殊的原料為了不讓其逃逸出系統，通常需要對末端氣相產物進行捕集。捕集工作一般由後冷器擔任。如果物料恰恰又是高黏度、高凝固點或者黏度曲線隨溫度變化比較大的原料，那麼就容易因為冷凝物堵塞後冷器，工程上採取的比較便捷的處理方式就是設置雙後冷器，在一個後冷器阻力過大的時候切換至另一個，而原先那個堵塞的後冷器用熱介質進行加熱再生。這樣的方法雖然從流程上講很簡單，但是實際操作過程是間歇的，閥門啟閉較多，操作難度大，也很難實現自控，並且存在一些安全隱患。
[0003]CN201120403204涉及的是一種列管式換熱器，這種列管式換熱器由換熱筒體兩端各安裝一個封頭構成，換熱筒體內安裝有中心管、列管、螺旋板，中心管與換熱筒體之間的環形空間內安裝有螺旋板，中心管、螺旋板、換熱筒體共同圍成了沿換熱器軸線方向上的螺旋通道；螺旋板上設置有橢圓孔，列管穿過螺旋板上的橢圓孔安裝在螺旋通道內，且各列管以中心管為軸線呈環狀同心圓一圈圈排列。本發明中利用螺旋通道產生的離心力對換熱界面的擾動，提高了換熱效率，解決了現有的列管式換熱器換熱效率低的問題。
[0004]為了避免後冷器堵塞影響工藝操作，工程上採取了很多措施，包括以往使用的監測後冷器壓降、自動切換加熱一冷卻介質等手段，但實際操作過程中，由於人員操作失誤、儀表測量偏差等原因產生的換熱器堵塞或者捕集能力下降，仍然不可避免的對整個流程產生影響。
[0005]由此可見，必須對可能會造成換熱器阻塞的各環節進行有效的控制，以提高捕集效率，保證工藝流程的順暢。
[0006]現在通常會有以下這些方法，其缺點也顯而易見:
[0007]I)使用單個後冷器在高於凝結溫度下進行捕集，此種方法無法完全保證所有氣體均被冷凝，可能導致中間體洩漏至下遊流程；
[0008]2)使用雙後冷器的交替捕集的方式需要定期切換換熱器，如果切換不及時，流程安全性受到威脅。
【發明內容】
[0009]本發明所要解決的技術問題是現有技術中高黏度、易凝結物料無法連續操作的問題，提供一種新的高黏度、易凝結物料的冷凝方法。該方法用於高黏度、易凝結物料的冷凝中，具有可連續操作的優點。
[0010]為解決上述問題，本發明採用的技術方案如下:一種高黏度、易凝結物料的冷凝方法，反應罐(20 )中生成的高黏度、易凝結物料進入冷凝器(22 )，與冷卻介質換熱後，形成的凝液進入凝液儲罐(35)，未冷凝的物料作為待冷卻介質進入換熱器(23)的冷凝換熱區(3)的殼程，換熱器(23)中形成的凝液進入凝液儲罐(35)，未冷凝的物料從待冷卻介質出口
(6)排出；其中，所述換熱器(23)為臥式，包括前封頭(I)、後封頭(2)、冷凝換熱區(3)、加熱換熱區(4 )，冷凝換熱區(3 )設有待冷卻介質入口( 5 )和待冷卻介質出口( 6 )，冷凝換熱區
(3)內布有換熱要求所需量的換熱管(16)作為管程，殼程(17)內設有折流板(15)，冷凝換熱區(3)的冷卻介質走管程，冷凝換熱區(3)底部通過凝液收集板(18)與加熱換熱區(4)頂部相連通，凝液收集板(18)上開有漏鬥口( 19)，漏鬥口( 19)通過漏鬥腳管(12)與加熱換熱區(4)內的凝液槽(13)相連通，凝液槽(13)設有凝液排出管(14)，加熱換熱區(4)的漏鬥口(19)和漏鬥腳管(12)外圍空間走加熱介質，前封頭(I)、後封頭(2)內分別設置隔板
(11)以隔離冷凝換熱區(3)內的冷卻介質和加熱換熱區(4)內的加熱介質。
[0011]上述技術方案中，優選地，所述前封頭(I)、後封頭(2)為橢圓形，隔板(11)具有隔熱功能；折流板(15)形式為弓形、圓盤形、圓環形中的至少一種；冷凝換熱區(3)內的管程數為1，殼程數為I ;冷凝換熱區(3)與加熱換熱區(4)的體積比為5?1:1 ;凝液收集板(18)開孔率為30%?60%。
[0012]上述技術方案中，更優選地，所述冷凝換熱區(3)與加熱換熱區(4)的體積比為
3.5?2.5:1 ;凝液收集板(18)開孔率為40%?50%。
[0013]上述技術方案中，優選地，所述待冷卻介質入口(5)靠近前封頭(1)，冷卻介質入口(7)設置於後封頭(2)上，冷卻介質出口(8)設置於前封頭(I)上，待冷卻介質出口(6)靠近後封頭(2);加熱介質入口(9)設置於後封頭(2)上，加熱介質出口(10)設置於前封頭上。
[0014]上述技術方案中，優選地，所述凝液排出管(14)位於加熱介質入口(9) 一側，凝液排出管(14)應插入凝液槽(13)內形成足夠的液封，阻止氣體未經換熱從凝液排出管(14)排出。
[0015]上述技術方案中，優選地，所述冷凝器(22)的冷卻介質為50?80°C水；換熱器(23)凝液出口物料的黏度為130?170cP，凝固點溫度為60?90°C，壓力以絕壓計為1X10 —3 ?3X10 —3MPa。
[0016]上述技術方案中，優選地，所述換熱器(23)的操作壓力以絕壓計為1X10 — 3?3X10 —3MPa ;換熱器(23)的冷卻介質為50?80°C水，加熱介質為70?100°C水。
[0017]上述技術方案中，優選地，所述換熱器(23)未冷凝物料排出管線與真空泵相連。
[0018]本專利在高黏度、易凝結物料的冷凝過程中採用組合式的換熱器，對於凝結後液相黏度隨溫度下降變化較大的物質，或者凝結點和凝固點溫差比較小的物質，進行再加熱，可安全的實現連續操作，取得了較好的技術效果。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1為本發明所述方法的流程示意圖；
[0020]圖2為本發明所述換熱器23的側向剖面圖；
[0021]圖3為本發明所述換熱器23的徑向斷面示意圖。
[0022]I為前封頭；2為後封頭；3為冷凝換熱區；4為加熱換熱區；5為待冷卻介質入口 ；6為待冷卻介質出口 ；7為冷卻介質入口 ；8為冷卻介質出口 ；9為加熱介質入口 ； 10為加熱介質出口 ；11為隔板；12為漏鬥腳管；13為凝液槽；14為凝液排出管；15為折流板；16為換熱管；17為殼程；18為凝液收集板；19為漏鬥口 ；20為反應罐；21為反應罐出口管線；22為冷凝器；23為換熱器；24為冷凝器冷卻介質出口管線；25為冷凝器冷卻介質入口管線；26為冷凝器待冷卻介質出口管線；27為換熱器冷卻介質出口管線；28為換熱器加熱介質出口管線；29為冷凝器凝液排出管線；30為換熱器待冷卻介質出口管線；31為換熱器冷卻介質入口管線；32為換熱器加熱介質入口管線；33為換熱器凝液排出管線；34為凝液總管；35為凝液儲te。
[0023]下面通過實施例對本發明作進一步的闡述，但不僅限於本實施例。
【具體實施方式】
[0024]【實施例1】
[0025]某維生素生產廠，工藝流程如圖1所示。換熱器(23)凝液出口物料為4 一甲基一5 一惡唑甲酸異丙酯，濃度為30%(體積)，黏度為154cP，凝固點溫度為79°C，壓力以絕壓計為2X10 —3MPa。由於該物料有毒性，必須進行捕集，以達到排放要求。操作條件為20mbar真空狀態，導致該物料沸點降低，而凝固點並不隨著壓力有明顯變化，所以該物料沸點和凝固點比正常情況接近，沸點與凝固點範圍在10~20°C內，這個範圍恰好落在冷卻水的進出口溫度範圍內。
[0026]本專利通過採用組合式雙換熱介質換熱器的方法對該物料進行捕集，並且可以連續操作。
[0027]反應罐(20)中生成的高黏度、易凝結物料進入冷凝器(22)，與冷卻介質換熱後，形成的凝液進入凝液儲罐(35)，未冷凝的物料作為待冷卻介質進入換熱器(23)的冷凝換熱區(3)的殼程，換熱器(23)中形成的凝液進入凝液儲罐(35)，未冷凝的物料從待冷卻介質出口(6)排出。冷凝器(22)的冷卻介質為70°C水。
`[0028]如圖2所示的換熱器(23)，包括前封頭(I)、後封頭(2)、冷凝換熱區(3)、加熱換熱區(4)，冷凝換熱區(3)設有待冷卻介質入口(5)和待冷卻介質出口(6)，冷凝換熱區(3)內布有多根換熱管(16)作為管程，殼程(17)內設有折流板(15)，冷凝換熱區(3)的冷卻介質走管程，冷凝換熱區(3)底部通過凝液收集板(18)與加熱換熱區(4)頂部相連，凝液收集板(18)上開有漏鬥口( 19)，漏鬥口( 19)通過漏鬥腳管(12)與加熱換熱區(4)內的凝液槽(13 )相連，凝液槽(13)設有凝液排出管(14 )，加熱換熱區(4 )的漏鬥口( 19 )和漏鬥腳管
(12)外圍空間走加熱介質，前封頭(I)、後封頭(2)內分別設置隔熱隔板(11)以隔離冷凝換熱區(3)內的冷卻介質和加熱換熱區(4)內的加熱介質。換熱器(23)未冷凝物料排出管線與真空泵相連。
[0029]前封頭(I)、後封頭(2)為橢圓形。折流板(15)形式為弓形，冷凝換熱區(3)內的管程數為I，殼程數為I，待冷卻介質入口( 5 )靠近前封頭(I)，冷卻介質入口( 7 )設置於後封頭(2)上，冷卻介質出口(8)設直於如封頭(I)上，待冷卻介質出口(6)罪近後封頭(2);加熱介質入口( 9 )設置於後封頭(2 )上，加熱介質出口( 10 )設置於前封頭上。冷凝換熱區(3 )與加熱換熱區(4)的體積比為3.5:1。凝液收集板(18)開孔率為50%。凝液排出管(14)位於加熱介質入口(9) 一側，凝液排出管(14)應插入凝液槽(13)內形成足夠的液封，阻止氣體未經換熱從凝液排出管(14)排出。
[0030]換熱器(23)的操作壓力以絕壓計為2X10 —3MPa ;換熱器(23)的冷卻介質為50°C水，加熱介質為80°C水，連續運行20天換熱器沒有堵塞，換熱器(23)排氣中含有該物料的濃度控制在5ppm以內，符合安全環保要求。
[0031]【實施例2】
[0032]按照實施例1所述的方法和步驟，換熱器(23)凝液出口物料的為4 一甲基一 5 —惡唑甲酸異丁酯，濃度為30% (體積)，黏度為160cP，凝固點溫度為85°C，壓力以絕壓計為2X10 —3MPa。冷凝換熱區(3)與加熱換熱區(4)的體積比為2.5:1。凝液收集板(18)開孔率為40%。冷凝器(22)的冷卻介質為75°C水。
[0033]換熱器(23)的操作壓力以絕壓計為1X10 —3MPa ;換熱器(23)的冷卻介質為75°C水，加熱介質為95°C水，連續運行10天換熱器沒有堵塞，換熱器(23)排氣中含有該物料的濃度控制在5ppm以內，符合安全環保要求。
[0034]【實施例3】
[0035]按照實施例1所述的方法和步驟，換熱器(23)凝液出口物料為4 一乙基一 5 —惡唑甲酸異丁酯，濃度為30% (體積)，黏度為164cP，凝固點溫度為88°C，壓力以絕壓計為2X10 —3MPa。冷凝換熱區(3)與加熱換熱區(4)的體積比為4.5:1。凝液收集板(18)開孔率為55%。冷凝器(22)的冷卻介質為78°C水。
[0036]換熱器(23)的操作壓力以表壓計為3X10 —3MPa ;換熱器(23)的冷卻介質為78°C水，加熱介質為98°C水，連續運行5天換熱器沒有堵塞，換熱器(23)排氣中含有該物料的濃度控制在5ppm以內，符合安全環保要求。
[0037]【比較例I】
[0038]按照實施I所述的方法和步驟，只是將換熱器(23)改為採用兩個普通換熱器進行捕集，每4小時切換至另一個換熱器，前一換熱器夾套內切換成熱水進行加熱再生，至物料融化並回收後待切換。普通換熱器的冷卻介質為70°C水，連續運行10小時換熱器堵塞，換熱器(23)排氣中含有該物料的濃度控制在5ppm以內，符合安全環保要求。
【權利要求】
1.一種高黏度、易凝結物料的冷凝方法，反應罐(20)中生成的高黏度、易凝結物料進入冷凝器(22)，與冷卻介質換熱後，形成的凝液進入凝液儲罐(35)，未冷凝的物料作為待冷卻介質進入換熱器(23)的冷凝換熱區(3)的殼程，換熱器(23)中形成的凝液進入凝液儲罐(35)，未冷凝的物料從待冷卻介質出口(6)排出；其中，所述換熱器(23)為臥式，包括前封頭(I)、後封頭(2)、冷凝換熱區(3)、加熱換熱區(4)，冷凝換熱區(3)設有待冷卻介質入口( 5 )和待冷卻介質出口( 6 )，冷凝換熱區(3 )內布有換熱要求所需量的換熱管(16 )作為管程，殼程(17)內設有折流板(15)，冷凝換熱區(3)的冷卻介質走管程，冷凝換熱區(3)底部通過凝液收集板(18)與加熱換熱區(4)頂部相連通，凝液收集板(18)上開有漏鬥口( 19)，漏鬥口(19)通過漏鬥腳管(12)與加熱換熱區(4)內的凝液槽(13)相連通，凝液槽(13)設有凝液排出管(14),加熱換熱區(4)的漏鬥口(19)和漏鬥腳管(12)外圍空間走加熱介質，前封頭(I)、後封頭(2)內分別設置隔板(11)以隔離冷凝換熱區(3)內的冷卻介質和加熱換熱區(4)內的加熱介質。
2.根據權利要求1所述高黏度、易凝結物料的冷凝方法，其特徵在於所述前封頭(I)、後封頭(2)為橢圓形，隔板(11)具有隔熱功能；折流板(15)形式為弓形、圓盤形、圓環形中的至少一種；冷凝換熱區(3)內的管程數為1，殼程數為I ;冷凝換熱區(3)與加熱換熱區(4)的體積比為5?1:1 ;凝液收集板(18)開孔率為30%?60%。
3.根據權利要求2所述高黏度、易凝結物料的冷凝方法，其特徵在於所述冷凝換熱區(3)與加熱換熱區(4)的體積比為3.5?2.5:1 ;凝液收集板(18)開孔率為40%?50%。
4.根據權利要求1所述高黏度、易凝結物料的冷凝方法，其特徵在於所述待冷卻介質入口(5)靠近前封頭(1)，冷卻介質入口(7)設置於後封頭(2)上，冷卻介質出口(8)設置於前封頭(I)上，待冷卻介質出口(6)靠近後封頭(2);加熱介質入口(9)設置於後封頭(2)上，加熱介質出口(10)設置於前封頭上。
5.根據權利要求1所述高黏度、易凝結物料的冷凝方法，其特徵在於所述凝液排出管(14)位於加熱介質入口(9) 一側，凝液排出管(14)應插入凝液槽(13)內形成足夠的液封，阻止氣體未經換熱從凝液排出管(14)排出。
6.根據權利要求1所述高黏度、易凝結物料的冷凝方法，其特徵在於所述冷凝器(22)的冷卻介質為50?80°C水；換熱器(23)凝液出口物料的黏度為130?170cP，凝固點溫度為60?90°C，壓力以絕壓計為1X10 —3?3X10 —3MPa。
7.根據權利要求1所述高黏度、易凝結物料的冷凝方法，其特徵在於所述換熱器(23)的操作壓力以絕壓計為1X10 —3?3X10 —3MPa ;換熱器(23)的冷卻介質為50?80°C水，加熱介質為70?100°C水。
8.根據權利要求1所述高黏度、易凝結物料的冷凝方法，其特徵在於所述換熱器(23)未冷凝物料排出管線與真空泵相連。
【文檔編號】B01D5/00GK103816694SQ201410084383
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年3月7日 優先權日:2014年3月7日
【發明者】李陳江, 楊軍, 陳橋 申請人:中石化上海工程有限公司, 中石化煉化工程（集團）股份有限公司