[实用新型]一种传质型塔间换热器

说明书

本实用新型涉及传热传质技术，具体是指一种传质型塔间换热器。

塔器是目前化工生产中广泛使用的单元设备。在塔设备内进行的分离过程中，绝大多数同时发生热量和质量的传递。在某些单元操作中，需要移走特定部位的热量。各种塔内部构件如板式塔的泡罩、筛板、浮阀、导向筛板，填料塔中的鲍尔环、矩鞍环、共轭环及各种规整填料等，在扩大相接触表面上可发挥它们各自的作用，但对降低温度这一点上，不论是填料塔或是板式塔，都是无能为力的。目前工业生产上常用附加塔外部冷却器和塔内部冷却器的方法移除热量。塔外部冷却器可细分为塔一塔间冷却器和塔板间外置冷却器两种。塔一塔间冷却器冷却吸收液的方法比较简单，毋需改变吸收塔的任何结构，但是，它不能均匀而及时地移除吸收过程中放出的热量，并使设备投资大幅度增加，流程复杂，占地面积增大。塔板间外置冷却器能较均匀地移除热量，但使吸收塔的高度因板间距的增大而增大，特别当冷却器数目超过3～4个时，使原来已很高的吸收塔变得更加笨重，对操作和维修都带来麻烦。塔内部冷却器就是把冷却管直接装在塔内，为了便于安装、维修或更换管子，通常采用可移动的U形管冷却器。这种冷却器可以安装在吸收塔的每一块板上，浸没在塔板上的液层中。在强烈湍动的泡罩上部液层直接接触之下，传热条件是很有利的。因此它适宜于在热效应较大而且介质有腐蚀性的情况下使用。但是，这种冷却方法也有很大缺点，因为它要求塔板上有很厚的液层，导致塔高增加、压降上升、塔板开孔率下降、传质条件恶化、塔径变大、设备结构复杂等不良后果。同时也使得冷却介质的管路变得复杂，设备也变得笨重。

一种塔内置式列管换热器克服了换热型塔板的许多弊端，又可作为一个换热塔节设置在塔的各个位置，使塔的整体性增强，是现有换热器中结构及性能较优的一种，也是目前化工行业采用较多的换热器。但仍存在操作弹性小，易液泛或液体分布不均等问题，且由于换热器的加入，同样使得塔高增加、设备笨重。

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足之处，在保留塔内置式换热器的基本结构形式的基础上，从机理上改变其原有的传热传质模式，使换热器操作性能大大提高，即工质气液能够在填料中充分混和，达到增大换热面积及传热系数，并具传质性能，从而提供一种具有高效传热性能、结构简单、易于制造维护的传质型塔间换热器。

本实用新型的目的通过以下措施来达到：

一种传质型塔间换热器，它的外径与普通塔节相同、并可任意连接在两普通塔节之间，内装有换热管及折流板，其特征在于塔间换热器内装有管径相同或不同的、管径选择范围为塔径的11～17％、管间距为管外径的1.25倍的大管径换热管；大管径换热管的上端设有齿状液体分布器，下底部安装有填料支承栅板，管内装有金属填料。当上述结构的换热器用于板式塔时，还可以在与板式塔塔节降液管出口处对应位置的换热器上管板上开有带进口堰的弓形受液盘。

本换热器的外径及连接法兰与普通塔节相同，可根据需要连接在任意两塔节之间，一个塔的换热器个数由工艺条件确定。换热器的高度则主要由所需的换热面积决定。换热器内设上下管板，换热管竖直装在其间，换热管的管径是本实用新型技术的关键之一。管径太小，换热器的阻力增大，容易发生液泛；换热管过大，则单位塔截面的换热面积减小，造成换热器高度增加，削弱了本实用新型的优势，在液流量过小时亦容易出现填料润湿不够的情况。因此，经理论计算结果表明，对于大部分单元过程，管径在塔径的11～17％之间为宜。为了保证液体分布均匀，在换热管的上端加工出齿状液体分布器。换热管可采用正三角型或正方型排列，在强度允许的范围内尽可能加大排列的密度，以充分利用换热器空间，使单位换热器体积的传热传质面积增加、开孔率加大、阻力减小、换热器高度降低。