[发明专利]改进的安装在塔内的冷凝器

说明书

技术领域

本发明涉及安装在其它容器内的热交换器。具体地，本发明涉及板类型的热交换器，并更具体地涉及安装在反应器或者分离或分馏塔内作为冷凝器的交换器。

背景技术

石化、化学、石油精炼等许多工业利用塔来分离混合物。这些塔典型地是圆柱形的竖直取向的容器，在该容器内上升的蒸气和下降的液体相互接触、进行组分传递、分离并分别流向塔的顶部区段和底部区段。塔通常容纳有蒸气-液体接触装置，以增强气相与液相的接触和分离。蒸气-液体接触装置的例子包括：塔盘和填料。这些蒸气/液体接触装置中的很多具有非常多种的设计。例如，塔盘类型的蒸气/液体接触装置包括泡帽塔盘、筛塔盘、阀塔盘和多降液管塔盘，这些塔盘典型地允许液体下降和蒸气上升穿过该塔盘。填料包括用例如拉西环填料(Raschig rings)或贝尔鞍形填料(Berl saddles)填充的散装填料和规整填料。

各个塔的具体操作条件可能变化很大，以实现大量对区别很大的待处理混合物的分离。使用这种塔的工艺的例子包括：汽提、精馏和各种形式的蒸馏——例如分馏、水蒸气蒸馏、反应蒸馏以及在分隔壁塔内的蒸馏。这些工艺可以分批模式操作或者以连续模式操作。设计和操作的共同目标是减少塔的安装成本以及操作成本。在很多情况下，这种努力集中在向塔供给热量和从塔去除热量所需要的设备和用具(utilities)上。

类似地，在其内部进行反应的容器也可能需要热交换器。例如，在反应上方的蒸气空间内的热交换器可能对于冷凝已蒸发的反应物是有用的，与此同时允许排出未冷凝蒸气，尤其是产品蒸气。

通常，通过将流从塔排出、使该流穿过塔壳体外部的热交换器并将因此被冷却或被加热的至少部分流返回至该塔，向该塔供给热量或从该塔去除热量。例如，可从塔的顶部区段抽出塔顶蒸气并使之流到塔壳体外侧的塔顶系统，该塔顶系统包括用于将塔顶蒸气冷凝成液体的热交换器和用于将至少一部分冷凝液体返回至该塔以提供回流的装置。塔顶系统通常还包括用于将冷凝液体从未冷凝蒸气分离出来的接收器、用于将液体从接收器运送至塔的泵、管子以及阀。这种热交换器通常被称为冷凝器或分凝器。以相类似的方式，热交换器通常通过加热从塔的底部区段排出的液体流来向塔提供蒸气。蒸气流和液体流可取自塔的顶部区段和底部区段之间的中央区段、经加热或冷却并返回至塔。

以逐阶的方式使用多个热交换器来交换热量。例如，在第一热交换器中从气相回收热量以用在别处，例如产生蒸气，随后通过第二热交换器进一步冷却剩余的气相，以便达到例如用于存储的温度要求。在“E.Kirschbaum”的“Distillation and Rectification”的第82至85页(Chemical Publishing Co.1948)中示例和讨论了其它例子。该文示出了在第80页的图49中的蒸馏塔和在第310页的图197中的填料塔的位于壳体的顶部区段内部的第一热交换器和位于壳体外部的第二热交换器。

美国专利Nos.2,044,372、4,218,289和5,507,356以及德国专利DE 198 30 163 A1都描述了使用各种塔内热交换器，以在塔的顶部区段内至少部分地冷凝蒸气。

美国专利No.2,044,372还描述了立式潜管冷凝器在单个塔的低压区段与高压区段之间的使用。

美国专利No.5,507,356还描述了位于顶部有开口的收集容器内的、安装在塔内的两个填充床或塔盘之间的、作为冷凝器的板式热交换器的使用。

与将热交换器置于塔壳体外侧相比较，通过使用在塔内的热交换器可获得各种好处。例如，当冷凝器位于塔内时，可以省去塔顶系统的一些设备和相关支承结构。这既节省了成本又节省了空间。而且，通过这种内部热交换器的压降可比相当的外部塔顶系统的压降更小。当塔在低于大气压的压强下工作时，例如当在该塔中处理的混合物是热敏的时，较低的压降是特别重要的因素。

焊接的板式热交换器在塔中作为冷凝器使用。然而，这种交换器占据的竖直空间是相当大的。因此，需要一种紧凑的热交换器，该热交换器是有效的、高效的并且能经济地安装在反应器或塔容器内。

发明内容

在第一实施例中，本发明旨在一种安装在反应器或者分离或分馏塔内的热交换器。

本发明的第二实施例旨在一种安装在反应器或者分离或分馏塔内作为冷凝器的立式板式热交换器。

本发明的第三实施例旨在一种安装在反应器或者分离或分馏塔内作为冷凝器的立式板式热交换器，其中分隔件形成用于产品流的两个分离的部分。