一种易堵塞气相物料的节能降温技术 【技术领域】
本发明涉及化工、 石油、 轻工、 冶金等工业过程的传热设备, 具体的讲是一种节能 降温的换热设备, 属于气液传热装置领域。背景技术
在工业中对于烟道气、 焦炉气或某些物质反应后的气体产物 ( 如醋酸和乙炔的反 应产物 ) 等这类物料通常采用普通的管壳式换热器进行降温, 但由于这些物料通常粘度较 大、 且常常含有固体颗粒, 所以其在换热管内的流动阻力非常大并且容易在壁面上结垢, 经 常会使普通的管壳式换热器堵塞。 因此, 需要经常对换热器进行清洗, 于是增加了工厂大量 的维修时间。 发明内容
本发明提供了一种易堵塞气相物料的节能降温技术, 具体的说包括两种新型的节 能降温设备, 在将粘度大且含有固体颗粒的气相物料降温的同时能够进一步的提高传热效 率、 强化传热效果、 改善流动状态、 有效的解决了堵塞问题。
为了达到上述目的, 本发明采用了如下两种技术方案 : 第一种技术方案包括旋转 机构 1、 管箱 5 和换热管 9, 换热管 9 内设有螺旋式 ( 或波纹式, 或其他形式 ) 的推料器 10, 换热管 9 上面设有喷水装置 7, 管箱 5 上设有抽风机 8, 管箱 5 下部侧面开有进气的百叶窗 14。第二种技术方案包括泡罩塔板 15, 帽罩 16, 抗堵性塔板 17, 冷却器 18, 溴化锂机组 19, 沉降槽 20, 流量计 21 和泵 22。
本发明与已知的技术相比可以评述如下 :
与普通管壳式换热器相比, 本发明中的第一种设备虽然增加了旋转机构和推料器 等设备, 并且消耗电力, 但推料器的转动不仅能够将冷凝在管壁上的液体、 固体等推出去, 避免了堵塞, 还增大了换热管内气体的湍动程度, 提高了管内的对流传热系数和总传热系 数, 强化了传热效果, 从而能够减少冷却介质的消耗。
与普通管壳式换热器相比, 本发明中的第二种设备虽然使用造价稍高的抗堵性塔 板, 并且在工艺流程上采用比普通管壳式换热器稍显复杂的多级冷凝, 但在工业应用中却 能大大降低能耗, 并且在换热过程中能够吸收冷凝下来的有经济价值的气体, 继而使生产 过程达到更高的技术指标和实现更多的经济效益、 社会效益。 附图说明
本发明的具体实施方案参照附图详细说明如下 :
图 1 是带推料器的管壳式换热器示意图。
图 2 是管箱示意图。
图 3 是带推料器的换热管示意图。
图 4 是塔式换热器示意图。图 5 是普通的管壳式换热器示意图。
图中 : 1、 旋转机构, 2、 主转动轴, 3、 次转动轴, 4、 物料进口管, 5、 管箱, 6、 冷却水进 口管, 7、 喷水装置, 8、 抽风机, 9、 换热管, 10、 推料器, 11、 物料出口管, 12、 废料口, 13、 冷却水 出口管, 14、 百叶窗, 15、 泡罩塔板, 16、 帽罩, 17、 抗堵性塔板, 18、 冷却器, 19、 溴化锂机组, 20、 沉降槽, 21、 流量计, 22、 泵, 23、 封头, 24、 管板。 具体实施方式
以下结合附图, 对本发明做进一步详细说明。
如图 1、 图 2、 图 3 所示, 带推料器的管壳式换热器由旋转机构 1、 主转动轴 2、 次转 动轴 3、 物料进口管 4、 管箱 5、 冷却水进口管 6、 喷水装置 7、 抽风机 8、 换热管 9、 推料器 10、 物料出口管 11、 废料口 12、 冷却水出口管 13、 百叶窗 14 组成。旋转机构 1 包括一个大的主 转动轴 2 和一些小的次转动轴 3。
带推料器的管壳式换热器的操作过程如下 : 主转动轴 2 带动链轮、 棘轮等机构, 分 别将动力传送到各个次转动轴 3, 次转动轴 3 带动推料器 10 转动。高温物料由物料进口管 4 进入带推料器的换热管 9, 冷却水由冷却水进口管 6 进入喷水装置 7, 经喷水装置 7 喷淋下 来的水在换热管 9 上吸收管内高温物料所释放出的热量, 部分冷却水吸热蒸发, 汽化的冷 却水和由百叶窗 14 进入的空气一起被管箱 5 上面的抽风机 8 抽出, 未汽化的冷却水由管箱 5 下面的冷却水出口管 13 排出, 而换热管内部的推料器 10 不停的做螺旋运动, 以便将冷凝 在管壁上的液体、 固体等推出去, 从而能够避免换热管 9 的堵塞问题, 洁净、 降温后的气体 从物料出口管 11 排出, 被推料器 10 推出的液体、 固体等废料落在废料口 12 处, 废料口 12 平时是封闭的, 一段时间后再打开废料口让液体、 固体等废料排出。 如图 4 所示, 在塔式换热器中为了降低该塔式换热器的能耗, 实现能源的梯级利 用, 将塔分为 2 ~ 3 段, 塔内液体的温度从下往上逐渐降低。在每段塔的上部设置几块 ( 一 般 1 ~ 10 块 ) 泡罩塔板 15( 或其它不漏液的塔板 ), 以便使得即使因偶然因素 ( 如停电 ) 而没有液体回流至塔内时, 仍有部分塔板上持有液层, 仍可以对气体进行有效的吸收和脱 除固液。在塔的第二段 ( 中段 ) 和第三段 ( 上段 ) 的最后一块塔板不设置筛孔并在中间开 有一个帽罩 16, 以阻止液体流入下一段塔内, 从而使得在该塔式换热器中气体贯通整个塔, 而塔分作 2 ~ 3 段后, 每段的液体不互相串通。
塔式换热器的操作过程如下 : 高温气体从塔底进入塔的第一段 ( 下段 ), 气液两相 在塔内逆流接触, 气体中含有的固体颗粒或液滴在第一段 ( 下段 ) 被部分吸收 ( 解析 ) 下 来, 从第一段 ( 下段 ) 流出的液体, 经过沉降槽 20( 或其它过滤设备 ) 滤去其中的固体颗粒 或其它难以流动的物质, 过滤后的液体由泵 22 打入冷却器 18, 经冷液冷却后在返回塔内继 续吸收气体中的固体或液滴, 若从沉降槽 20 流出的液体流量增大, 则需取走部分液体, 反 之, 则补充适量液体 ; 气体上升至第二段 ( 中段 ) 的最后一块塔板, 从其中间的帽罩 16 上 升至第二段 ( 中段 ), 气液两相在塔内逆流接触, 气体中的固体颗粒或液滴进一步扩散到液 体中, 从塔的第二段 ( 中段 ) 流出的液体驱动溴化锂机组 19 产生低温冷水备用, 经冷却后 的液体流回塔内循环使用 ; 气体进一步上升, 从第三段 ( 上段 ) 的最后一块塔板中间的帽罩 16 上升至第三段 ( 上段 ), 气液两相在塔内逆流接触, 继续用更冷的液体吸收气体中的固体 颗粒或液滴, 从塔的第三段 ( 上段 ) 流出的液体被冷媒冷却后再返回塔内, 如此循环使用,
洁净、 降温后的气体从塔顶排出。
实施例 1 : 用本发明中的带推料器的管壳式换热器对焦炉气进行降温。焦炉气除 含有氢气和甲烷外, 还含有质量分数约为 10%的焦炭和煤焦油。焦炉气由物料进口管进入 带推料器的换热管, 将热量释放给由喷水装置喷淋下来的冷却水, 随着温度的降低焦炉气 中的焦炭和煤焦油会不断的附着在换热管的内壁上, 从而被旋转的推料器推出。从物料出 口管排出的焦炉气中焦炭和煤焦油的质量分数仅为 0.1%, 从而达到了除去焦炉气中焦炭 和煤焦油的目的。
实施例 2 : 用本发明中的塔式换热器对醋酸和乙炔的反应产物进行降温。高温 的反应产物从塔底进入, 流量为 36000Kg/h, 其中乙炔占 45 % ( 质量分数, 下同 ), 醋酸占 27%, 醋酸乙烯占 26%, 碳粉占 2%, 气液两相在塔内逆流接触, 气体在上升的过程中温度 逐渐降低, 所以大量的反应产物和未反应的醋酸会冷凝下来进入液体中, 液体流量会不断 增加, 进料中 98%醋酸、 99%的醋酸乙烯和几乎全部的碳粉经沉降槽后由泵抽出, 进入后面 的分离工段。 进料中 99%的乙炔经降温后从塔顶排出。 经过塔式换热器不仅吸收了气体中 的碳粉颗粒, 而且回收了大量有用的化学物料, 取得了很好的经济效益。