一种液相低温乙烯冷量回收设备的制作方法

本实用新型属于炼油、化工能量综合利用的设备领域，具体涉及一种液相低温乙烯冷量回收设备。

背景技术：

炼油、化工装置中通常需要冷量，一般采用制冷设备获得。因此对于低温液相乙烯的冷量利用对于降低装置能耗，提高经济性具有显著的意义。乙苯生产装置通常联合苯乙烯装置、环氧乙烷装置在生产过程中需要冷量来冷却生产过程中物料、仓储罐区的原料和产品。-80℃~-106℃的低温液相乙烯如果通过热交换直接与被冷却的目标介质换热，会产生两个问题。

a)容易导致目标介质过冷，导致了介质从气态或液态向固态的转变，严重影响了生产。

b)用于热交换的热交换器需要都需要低温低合金钢或奥氏体不锈钢，提高了设备的成本。

现有的乙烯冷量回收设备为重叠式beu热交换器。下方beu热交换器壳程的丙烷在热交换完成后蒸发成气相，通过壳程连通管进入上一台beu热交换器的壳程。

然而这样的重叠式的乙烯冷量回收用beu形管热交换器存在比较突出的问题如下：

a)液相乙烯在换热管管内的流速为0.8~1.0米每秒，传热系数大约为600~700w/m²·k，壳程气相丙烷的传热系数大约为1500~2000w/m²·k，因此传热效率受制于乙烯在换热管管内的传热系数。

b)由于a)的原因，并受制于beu热交换器通常只能采用光管，为了实现冷量目标，只能通过增加换热管长度的方法增加传热面积。

c)beu热交换器管程设备法兰与管板、壳程设备法兰与管板采用垫片密封。重叠式换热器上方一台的液相乙烯的入口温度为-80℃~106℃，出口温度为-40℃以上，造成了法兰、管板在周向和轴向温度的不均，低温状态下的温度不均导致金属温度冷收缩量不一致，容易引起管程法兰与管板密封面处的泄露。

d)螺柱不与低温液相乙烯直接接触，螺柱的金属温度会略高于管板和设备法兰的金属温度，螺柱的长度方向冷收缩量低于管板和设备法兰，导致垫片压紧力不够造成泄露。

e)操作状态下的拧紧螺柱可以解决部分问题，但是往往导致螺柱超出其弹性范围，在装置停车后无法恢复到原来状态，螺柱提前失效。

f)上下beu热交换器为实现气相连通，一般开孔不少于4个，其连接为法兰连接，存在泄露的可能性比较高。

技术实现要素：

针对现有技术存在的技术问题，本实用新型提供一种液相低温乙烯冷量回收设备，包括立式容器，所述立式容器包括焊接而成的上端盖、筒节和下端盖，在立式容器的侧端与低端分别设有丙烷入口和丙烷出口，将液相的丙烷通过丙烷入口注入立式容器内，在所述筒节的中下部位设有换热管束，上端盖与短节焊接，所述短节一端与过渡短节连接，其另一端分别与低温乙烯入口集合管和乙烯出口集合管连接，立式容器内设有u形换热管，在u形换热管的表面设置翅片，其翅片、u形换热管与过渡短节一端与低温乙烯入口集合管进行焊接，另一端与乙烯出口集合管相焊接。在所述立式容器的上端分别设有乙烯出口和低温乙烯入口，立式容器内部的两侧分别设有乙二醇水溶液入口和乙二醇水溶液出口。

优选的，所述u形换热管的两端与两个过渡短节的下端焊连，过渡短节与短节相焊接，

优选的，过渡短节的内径与u形换热管的内径尺寸相同，短节的内径尺寸与过渡短节的内径相同

优选的，将翅片设置在u形换热管的直管段，并其翅片与u形换热管套合后胀接连接在一起。

优选的，所述翅片的材质是导热性能好的金属材质，为铜或铝，所述u形换热管选用奥氏体不锈钢管。

优选的，所述翅片的可以是沿u形换热管周向缠绕的螺旋式翅片或者是与u形换热管的直管段套合的纵向翅片管、打孔的金属薄片。

优选的，所述换热管束设置为盘管。

优选的，在立式容器中下部的筒节处设置的换热管束，其换热管束可以是u形管束、盘管或蛇管。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为容器内装设换热管束的结构示意图；

其中，1—乙烯出口，2—低温乙烯入口，3—丙烷，4—乙二醇水溶液入口，5—乙二醇水溶液出口，6—丙烷入口，7—丙烷出口，11—乙烯出口集合管，12—低温乙烯入口集合管，13—过渡短节，14—翅片，15—上端盖，16—筒节，17—下端盖，18—短节，19—换热管束，20—u形换热管。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，附图中给出了本实用新型的较佳实施例。本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例，相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例，结合附图1-2，一种液相低温乙烯冷量回收设备，包括立式容器，所述立式容器包括焊接而成的上端盖15、筒节16和下端盖17，在立式容器的侧端与低端分别设有丙烷入口6和丙烷出口7，将液相的丙烷3通过丙烷入口6注入立式容器内，在所述筒节16的中下部位设有换热管束19，上端盖15与短节18焊接，所述短节18一端与过渡短节13连接，其另一端分别与低温乙烯入口集合管12和乙烯出口集合管11连接，立式容器内设有u形换热管20，在u形换热管20的表面设置翅片14，其翅片14、u形换热管20与过渡短节13一端与低温乙烯入口集合管12进行焊接，另一端与乙烯出口集合管11相焊接。在所述立式容器的上端分别设有乙烯出口1和低温乙烯入口2，立式容器内部的两侧分别设有乙二醇水溶液入口4和乙二醇水溶液出口5。

所述u形换热管20的两端与两个过渡短节13的下端焊连，过渡短节13与短节18相焊接；过渡短节13的内径与u形换热管20的内径尺寸相同，短节18的内径尺寸与过渡短节13的内径相同；将翅片14设置在u形换热管20的直管段，并其翅片14与u形换热管20套合后胀接连接在一起，所述翅片14的材质是导热性能好的金属材质，为铜或铝，所述u形换热管20选用奥氏体不锈钢管。所述翅片14的可以是沿u形换热管20周向缠绕的螺旋式翅片或者是与u形换热管20的直管段套合的纵向翅片管、打孔的金属薄片；所述换热管束19设置为盘管；在立式容器中下部的筒节16处设置的换热管束19，其换热管束19可以是u形管束、盘管或蛇管。

工作原理：根据化工原理中无相变化的管内强制对流传热，其管内传热系数与流速的0.8次方成正比。在流量一定的条件下，减少流通截面积，提高换热管流速至1.2~2.0米，可使管内传热系数提高30~70%以上。在换热管的表面设置翅片，设置了翅片的换热管具有扩展的二次表面，使得它的外表传热面积与光圆的换热管外表面积比达到10以上。在相同传热量的条件下，能够减少换热管数量。翅片对流体的扰动使边界层不断破裂，因而具有较大的换热系数，同时由于翅片很薄，具有高导热性，所以使得翅片管换热器可以达到很高的效率。在相同传热量的条件下，能够减少换热管数量。

所述立式容器安装冷媒，冷媒的液位高度不超过容器高度1/2。采用带翅片的u形管，u形管的两端保留100~400的光管段，u形管的弯管处不设置翅片。将带翅片的u形管安放在立式容器中，u形管的下端高出冷媒上表面100~500mm。将带翅片的u形管的上端光管部分穿过立式容器的上端盖15，光管与上端盖15焊接。u形管的一端与低温乙烯入口集合管12相焊接，一端与乙烯出口集合管11相焊接。

冷却介质从换热管束19的一端进入，完成与冷媒的热交换，达到生产装置或者冷储需要的温度，从另一端流出。冷媒从液态蒸发为气态。气态的冷媒上升与流经u形换热管20换热的低温乙烯换热，冷凝成液态，重新回到容器的下部，与换热管束19换热。低温乙烯经过低温乙烯入口集合管12、u形换热管20，温度升至工艺装置的目标温度，从乙烯出口集合管11流出。

注入的液相丙烷在容器中的液位应高出换热管束19的上表面，作为优选，液位应高出换热管束19上表面10~50cm。装置如果长时间停车，宜将通过丙烷出口7排孔容器中的丙烷。5~25℃的乙二醇水溶液通过乙二醇水溶液入口4注入，经过液相丙烷的换热温度降低为-10℃~5℃从乙二醇水溶液出口5出。吸收了乙二醇水溶液的热量的液相丙烷蒸发为气相，与流经翅片14和u形换热管20组件的低温乙烯进行换热，冷凝成为液相，再次与换热管束19内的乙二醇溶液进行热交换。低温乙烯从低温乙烯入口2进入，经过短节18、过渡短节13/翅片14-u形换热管20的与气相的丙烷完成热交换，温度升至-40℃以上，从乙烯出口1出去。本实用新型并不局限于低温乙烯冷量的回收，也可以用于液化天然气、低温常压的液态丙烷、丁烷等的冷量回收。

本实用新型所述的一种液相低温乙烯冷量回收设备，其有益效果为，其一、消除了冷量回收重叠式beu热交换器存在垫片密封泄露的可能性，提升了设备的安全性；其二，本实用新型消除了冷量回收重叠式beu热交换器的中的管板、设备法兰、接管法兰、两个壳程，减少了奥氏体不锈钢金属的用量，提高了经济性；其三，本实用新型通过采用翅片式u型管，减少了奥氏体不锈钢u形管用量，提高了经济性。

以上为本实用新型的较佳实施例，但并不限制本实用新型的专利范围，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本实用新型说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本实用新型专利保护范围之内。