[发明专利]一种塔顶冷凝分离器

说明书

本发明公开了一种塔顶冷凝分离器，属于化工设备领域。分离器主体为板翅式换热器，塔顶气的进气口和出气口分别设置于板翅式换热器的下部和上部，板翅式换热器中两层翅片的端部设置有用于使下层翅片中的塔顶气转向进入上层翅片的封头，不同翅片层之间通过封头形成一条从进气口到出气口的弓字形塔顶气通路；板翅式换热器的上部和下部分别设置有冷流体进口和冷流体出口；板翅式换热器中的翅片采用多孔型翅片，且底部设置有封头，用于收集塔顶气冷凝过程中在重力作用下通过翅片孔流下的冷凝液；收集有冷凝液的封头底部冷凝液出口通过接管伸入塔顶液槽中。本发明用于替代低温精馏塔塔顶气所需要的换热器和气液分离器两个独立装置。

技术领域

本发明属于化工设备领域，具体涉及一种塔顶冷凝分离器。

背景技术

焦炉气制液化天然气，低温分离CO项目中，常采用低温分离方法从甲烷、一氧化碳、氢气、氮气中分离出需要的产品。低温分离中主要采用精馏塔设备，而精馏塔顶气采用合适冷源(液氮或低温液化天然气)作为冷源，将塔顶气体中产品(天然气、一氧化碳)冷凝，分离回收，以提高产品收率。

低温分离中塔顶气相进入换热器进行降温，形成气液两相，然后通过气液分离装置进行气液分离。本过程需要换热器，气液分离器设备。塔顶气需要经过换热器，然后流过气液分离器进行分离。

塔顶气体经过塔顶管道然后进入换热器，降温后再进入气液分离器，然后通过管道回流至精馏塔，该方法塔顶气经过大量管道，弯头和设备，需要浪费较多压头。低温分离设备大多集成在冷箱内，为提高气液分离器效果，气液分离器通常尺寸较大，因此会增加冷箱尺寸，从而提高冷箱制造成本和运输成本。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中存在的问题，并提供一种塔顶冷凝分离器，用于替代低温精馏塔塔顶气所需要的换热器和气液分离器两个独立装置。

本发明所采用的具体技术方案如下：

塔顶冷凝分离器，分离器主体为板翅式换热器，塔顶气的进气口和出气口分别设置于板翅式换热器的下部和上部，板翅式换热器中两层翅片的端部设置有用于使下层翅片中的塔顶气转向进入上层翅片的封头，不同翅片层之间通过封头形成一条从进气口到出气口的弓字形塔顶气通路；板翅式换热器的上部和下部分别设置有冷流体进口和冷流体出口，用于使冷流体进入翅片并与塔顶气进行换热；板翅式换热器中的翅片采用多孔型翅片，且底部设置有封头，用于收集塔顶气冷凝过程中在重力作用下通过翅片孔流下的冷凝液；收集有冷凝液的封头底部冷凝液出口通过接管伸入塔顶液槽中。

本发明中，气相在换热器中水平流动，液相受重力影响成垂直流动，在实现气液分离的同时能够充分传质。而且，气相通过再分布封头进入换热器不同高度的翅片，其传热效果高于气相一次性水平通过换热器与冷物流错流换热。

作为优选，所述的进气口处设有导流片，塔顶气经过导流片后进入板翅式换热器中的翅片。

作为优选，所述的冷流体进口、冷流体出口处设有封头，冷流体通过封头流入和流出板翅式换热器。

作为优选，所述的板翅式换热器中每层翅片形成的塔顶气通道呈水平。

作为优选，所述的接管直接伸入塔顶液槽的液面以下并形成液封。

作为优选，所述的板翅式换热器中，每层翅片上的翅片孔开孔位置相同，形成一条垂直的冷凝液流通通道。

本发明的另一目的在于提供一种塔顶气冷凝分离方法，具体为：将塔顶气通过导流板导入设置有多层多孔型翅片的板翅式换热器中，塔顶气在翅片中水平流动与冷流体进行换热，并在到达该层翅片末端时转向进入上层翅片中继续水平流动换热，直至从出气口排出；塔顶气通过多孔型翅片换热冷凝后，冷凝水在重力作用下沿着壁面从翅片孔逐层流至设置于换热器底部的封头处，然后从封头接管流到塔顶液槽内。

本发明相对于现有技术而言，具有以下有益效果：