再沸器的制作方法

1.本实用新型涉及蒸馏塔外置设备技术领域，尤其是涉及一种与蒸馏塔合用的再沸器。


背景技术：

2.再沸器是化工生产中常用的一种设备，通常与蒸馏塔合用，用于汽化塔底产物。其中釜式再沸器由于传热面积大、气化率高、维修和清洗方便而得到了广泛的应用。釜式再沸器工作过程中，液态工作介质从塔底进入再沸器壳程进行蒸发，至溢流堰后以溢流方式回收进入储液罐，上升蒸汽离开汽化空间返回蒸馏塔被增浓后自塔顶馏出。高温介质流经换热管内侧将热量传递给壳程釜液，换热管束需完全浸没于釜液中。
3.参见图1，釜式再沸器管束多是双管程u形管结构。如采用高温蒸汽作为管程介质，在管程高温蒸汽与壳程釜液热交换过程中，高温蒸汽沿流动方向逐步冷凝。釜液由再沸器底部进入壳程时，一般处于过冷液态，如果此处管外壁面温度过高会导致釜液发生过冷沸腾现象，将产生较大噪音同时易引发管束振动，使设备运行过程存在安全隐患。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种再沸器，解决了现有技术中存在的现有釜式再沸器采用高温蒸汽作为管程介质，壳程釜液进口段易发生过冷沸腾现象，将产生较大噪音同时易引发管束振动，使设备运行过程存在安全隐患的技术问题。本实用新型提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。
5.为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：
6.本实用新型提供的一种再沸器，包括介质管束、气液分离结构、蒸发空间和预热空间，其中，所述介质管束的各介质管分别分布在所述蒸发空间和所述预热空间内，所述介质管束和所述气液分离结构相连接且经所述气液分离结构后形成的液相介质能流入所述预热空间内的介质管，所述预热空间与再沸器的釜液进口相连通且通过所述釜液进口进入的釜液能经过所述预热空间流向所述蒸发空间。
7.进一步地，所述介质管束包括进介质管束和出介质管束，所述进介质管束和所述出介质管束的一端分别与所述再沸器的管程进气口和管程出液口相连通，所述进介质管束和所述出介质管束的另一端均与所述气液分离结构相连接；所述出介质管束分为出介质液相管束和出介质气相管束，所述出介质液相管束位于所述预热空间，所述出介质气相管束以及所述进介质管束位于所述蒸发空间，经所述气液分离结构后形成的气相介质能流入所述出介质气相管束。
8.进一步地，所述气液分离结构包括气液分离部件，所述气液分离结构与所述再沸器的壳体之间形成气液分离腔，所述气液分离部件位于所述气液分离腔内，进入所述气液分离腔的介质通过所述气液分离部件能实现气液重力沉降分离。
9.进一步地，所述进介质管束与所述气液分离部件的上方空间相连通，所述气液分
离部件顶部形成进入所述气液分离部件内的进入口，所述出介质液相管束与所述气液分离部件的下方空间相连通，所述气液分离部件的底部设置滤液孔，所述出介质气相管束与所述气液分离部件内的空间相连通。
10.进一步地，所述气液分离部件包括上挡板、管程滤液板以及管程折流板，所述上挡板设置在所述管程滤液板的上方且两者间隔设置，所述上挡板远离所述介质管束的一侧与所述气液分离腔之间存在间距以形成所述进入口，所述管程滤液板上分布滤液孔，多个所述管程折流板交替分布在所述上挡板和所述管程滤液板上以使所述上挡板和所述管程滤液板中间形成曲折流道。
11.进一步地，所述气液分离结构还包括右管板、上封板和溢流堰，所述溢流堰设置在所述右管板远离所述介质管束的一侧，所述介质管束的一端插入所述右管板，所述上封板连接所述右管板和所述上封板，所述右管板、所述上封板、所述溢流堰以及所述再沸器的壳体形成所述气液分离腔。
12.进一步地，所述再沸器包括左管板和管程隔板，所述介质管束的一端与所述左管板相连接，所述管程隔板分所述左管板左侧的空间为与所述管程进气口相连通的上空间和与所述管程出液口相连通的下空间，所述进介质管束与所述上空间相连通，所述出介质管束与所述下空间相连通。
13.进一步地，所述再沸器还包括壳程挡板，所述壳程挡板设置在所述再沸器的壳体内且所述壳程挡板的一端与所述壳体内的左管板相连接，所述壳程挡板靠近所述气液分离结构的一端与所述气液分离结构之间存在间距，所述壳程挡板上方空间为所述蒸发空间，所述壳程挡板下方空间为所述预热空间。
14.进一步地，所述再沸器还包括扰流结构，所述扰流结构设置在所述壳程挡板的下方，通过设置所述扰流结构以增加所釜液流经所述预热空间的时间。
15.进一步地，所述扰流结构包括上壳程折流板和下壳程折流板，所述上壳程折流板与所述壳程挡板的下板面相连接且与所述壳体底部的内侧面存在间距，所述下壳程折流板与所述述壳体底部的内侧面相连接并与所述壳程挡板的下板面存在间距，多个所述上壳程折流板和所述下壳程折流板沿平行于所述再沸器轴线的方向交替分布。
16.进一步地，所述下壳程折流板的底部设置有过液缺口。
17.本实用新型提供了一种再沸器，包括介质管束、气液分离结构、蒸发空间和预热空间，其中，介质管束的各介质管分别分布在蒸发空间和预热空间内，介质管束和气液分离结构相连接且经气液分离结构后形成的液相介质能流入预热空间内的介质管，预热空间与再沸器的釜液进口相连通且通过釜液进口进入的釜液能经过预热空间流向蒸发空间。当釜液通过釜液进口进入预热空间时，釜液与预热空间中各介质管内的介质换热，由于经气液分离结构后形成的液相介质流入预热空间内的介质管，釜液与介质为液-液非相变换热，即通过非相变对流将热量传递给釜液，介质管内液体温度降低变为过冷态，壳程釜液温度升高逐步变为饱和液态。通过非相变对流将热量传递给釜液，降低管外侧流体与管外壁面温差，避免釜液发生过冷沸腾。
18.本实用新型优选技术方案至少还可以产生如下技术效果：
19.再沸器还包括扰流结构，扰流结构设置在壳程挡板的下方，通过设置扰流结构以增加釜液流经预热空间的时间，以便于釜液与出介质液相管束内的介质充分换热。
附图说明
20.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1是现有技术中再沸器的剖视示意图；
22.图2是本实用新型实施例提供的再沸器的剖视示意图；
23.图3是本实用新型实施例提供的再沸器的剖视示意图(未示意出介质管束)；
24.图4是本实用新型实施例提供的再沸器的内部结构示意图(未示意出介质管束)；
25.图5是本实用新型实施例提供的气液分离结构的示意图；
26.图6是本实用新型实施例提供的下壳程折流板的结构示意图。
27.图中1-介质管束；2-蒸发空间；3-预热空间；4-釜液进口；5-管程进气口；6-管程出液口；7-壳体；8-气液分离腔；9-上挡板；10-管程滤液板；11-管程折流板；12-滤液孔；13-右管板；14-上封板；15-溢流堰；16-左管板；17-管程隔板；18-壳程挡板；19-上壳程折流板；20-下壳程折流板；21-过液缺口；22-蒸汽出口；23-釜液出口。
具体实施方式
28.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。
29.参见图1，示意出了现有技术的釜式再沸器，釜式再沸器介质管束多是双管程u形管结构。若采用高温蒸汽作为管程介质，在管程高温蒸汽与壳程釜液热交换过程中，高温蒸汽沿流动方向逐步冷凝。釜液由再沸器底部进入壳程时，一般处于过冷液态，如果此处管外壁面温度过高会导致釜液发生过冷沸腾现象，将产生较大噪音同时易引发管束振动，使设备运行过程存在安全隐患。基于此，本实用新型提供了一种再沸器，参见图3-图4，结构如下：包括介质管束1、气液分离结构、蒸发空间2和预热空间3，其中，介质管束1的各介质管分别分布在蒸发空间2和预热空间3内，介质管束1和气液分离结构相连接且经气液分离结构后形成的液相介质能流入预热空间3内的介质管，预热空间3与再沸器的釜液进口4相连通且通过釜液进口4进入的釜液能经过预热空间3流向蒸发空间2。当釜液通过釜液进口4进入预热空间3时，釜液与预热空间3中各介质管内的介质换热，由于经气液分离结构后形成的液相介质流入预热空间3内的介质管，釜液与介质为液-液非相变换热，即通过非相变对流将热量传递给釜液，介质管内液体温度降低变为过冷态，壳程釜液温度升高逐步变为饱和液态。通过非相变对流将热量传递给釜液，降低管外侧流体与管外壁面温差，避免釜液发生过冷沸腾。
30.具体地，介质管束1包括进介质管束和出介质管束，进介质管束和出介质管束的一端分别与再沸器的管程进气口5和管程出液口6相连通，进介质管束和出介质管束的另一端均与气液分离结构相连接；出介质管束分为出介质液相管束和出介质气相管束，出介质液相管束位于预热空间3，出介质气相管束以及进介质管束位于蒸发空间2，经气液分离结构
后形成的气相介质能流入出介质气相管束。管程介质通过管程进气口5进入进介质管束，然后通过进介质管束流向气液分离结构，管程介质在管程介质内实现气液分离，分离出的气相通过出介质气相管束流向管程出液口6，分离出的液相通过出介质液相管束流向管程出液口6。出介质液相管束位于预热空间3，出介质气相管束以及进介质管束位于蒸发空间2，通过釜液进口4进入的釜液经过预热空间3流向蒸发空间2，即通过釜液进口4进入的釜液先与出介质液相管束换热，经过预热后，再与出介质气相管束以及进介质管束换热。
31.关于管程介质与釜液具体的换热情况，如下：
32.在进介质管束中，器介质管内为饱和态气液两相，饱和气体通过相变对流换热将热量传递给壳程釜液，管程气相流体逐步冷凝为液相，壳程饱和态釜液吸收热量蒸发为气相，此时釜液以及介质管内流体交换热量主要是相变潜热。
33.在出介质液相管束中，介质管内为经过气液分离后的冷凝饱和液相，壳程为过冷釜液，此时为液-液非相变换热，即通过非相变对流将热量传递给釜液，介质管内液体温度降低变为过冷态，壳程釜液温度升高逐步变为饱和液态。通过非相变对流将热量传递给釜液，降低管外侧流体与管外壁面温差，避免釜液发生过冷沸腾。
34.在出介质气相管束中，介质管内为气液分离后的饱和气相，相比气液混合状态，单相气态冷凝传热效率更高。
35.关于气液分离结构，气液分离结构包括气液分离部件，气液分离结构与再沸器的壳体7之间形成气液分离腔8，气液分离部件位于气液分离腔8内，进入气液分离腔8的介质通过气液分离部件能实现气液重力沉降分离。管程介质通过管程进气口5进入进介质管束，然后通过进介质管束流向气液分离腔8；进入气液分离腔8的介质通过气液分离部件实现气液重力沉降分离，分离出的液相流向出介质液相管束，分离出的气相流向出介质气相管束。
36.具体地，进介质管束与气液分离部件的上方空间相连通，气液分离部件顶部形成进入气液分离部件内的进入口，出介质液相管束与气液分离部件的下方空间相连通，气液分离部件的底部设置滤液孔12，出介质气相管束与气液分离部件内的空间相连通。进介质管束内的介质流向气液分离腔8并流向气液分离部件上方的空间，然后介质通过进入口流向气液分离部件内，通过气液分离部件实现气液重力沉降分离，分离出的液相通过滤液孔12流向气液分离部件下方的空间，并可流入出介质液相管束，分离出的气相流向出介质气相管束。
37.关于气液分离部件的结构，具体可设置如下：参见图4和图5，气液分离部件包括上挡板9、管程滤液板10以及管程折流板11，上挡板9设置在管程滤液板10的上方且两者间隔设置，上挡板9远离介质管束1的一侧与气液分离腔8之间存在间距以形成进入口，管程滤液板10上分布滤液孔12，多个管程折流板11交替分布在上挡板9和管程滤液板10上以使上挡板9和管程滤液板10中间形成曲折流道。
38.参见图5，示意出了上挡板9、管程滤液板10以及管程折流板11，上挡板9可设置成折板，参见图5，上挡板9远离右管板13的一侧存在有向下弯折的区域。管程折流板11分别上管程折流板和下管程折流板，上管程折流板与上挡板9相连接且与管程滤液板10之间存在间距，下管程折流板与管程滤液板10相连接且与上挡板9之间存在间距，上管程折流板和下管程折流板分别交替设置以形成曲折流道。另外，参见图5，上管程折流板和下管程折流板平行设置，且倾斜设置，上挡板9向下弯折的区域也与管程折流板11平行设置。在管程滤液
板10上分布滤液孔12，滤液孔12在管程滤液板10上的分布情况可如下设置：在管程滤液板10与溢流堰15相连接的一侧设置一排滤液孔12，在管程滤液板10与右管板13相连接的一侧设置一排滤液孔12，每个下管程折流板对应一排滤液孔12。
39.管程介质通过管程进气口5进入进介质管束，然后通过进介质管束流向气液分离腔8，在上挡板9上方的空间内利用气液密度差异实现重力沉降分离。随后气液两相经进入口向下流动，与溢流堰15、管程滤液板10碰撞实现气液分离。气液两相流经上管程折流板和下管程折流板时，与上挡板9、管程滤液板10以及管程折流板11碰撞进一步实现气液分离。冷凝液经滤液孔12进入积液空间(管程滤液板10下方的空间)再进入出介质液相管束，分离出的高温蒸汽进入出介质气相管束。
40.关于气液分离腔8，参见图4，气液分离结构还包括右管板13、上封板14和溢流堰15，溢流堰15设置在右管板13远离介质管束1的一侧，介质管束1的一端插入右管板13，上封板14连接右管板13和上封板14，右管板13、上封板14、溢流堰15以及再沸器的壳体7形成气液分离腔8。
41.参见图4，再沸器包括左管板16和管程隔板17，介质管束1的一端与左管板16相连接，管程隔板17分左管板16左侧的空间为与管程进气口5相连通的上空间和与管程出液口6相连通的下空间，进介质管束与上空间相连通，出介质管束与下空间相连通。介质通过管程进气口5进入上空间，然后流向进介质管束，出介质管束内的介质流向下空间，然后流向管程出液口6。
42.参见图4，左管板16和右管板13分布管装配孔，介质管束1的各介质管为直管，两端分别插入并支撑在左管板16和右管板13上。
43.关于蒸发空间2和预热空间3的形成，参见图2和图3，再沸器还包括壳程挡板18，壳程挡板18设置在再沸器的壳体7内且壳程挡板18的一端与壳体7内的左管板16相连接，壳程挡板18靠近气液分离结构的一端与气液分离结构之间存在间距，壳程挡板18上方空间为蒸发空间2，壳程挡板18下方空间为预热空间3。釜液通过釜液进口4进入到预热空间3，釜液通过壳程挡板18与右管板13之间的间距流向蒸发空间2。另外，优选设置成壳程挡板18与管程滤液板10的厚度相等且两者的高度相同。
44.优选地，再沸器还包括扰流结构，扰流结构设置在壳程挡板18的下方，通过设置扰流结构以增加釜液流经预热空间3的时间，以便于釜液与出介质液相管束内的介质充分换热。
45.关于扰流结构，具体结构如下，参见图4，扰流结构包括上壳程折流板19和下壳程折流板20，上壳程折流板19与壳程挡板18的下板面相连接且与壳体7底部的内侧面存在间距，下壳程折流板20与述壳体7底部的内侧面相连接并与壳程挡板18的下板面存在间距，多个上壳程折流板19和下壳程折流板20沿平行于再沸器轴线的方向交替分布。参见图4，示意出了上壳程折流板19和下壳程折流板20，上壳程折流板19和下壳程折流板20上设置有孔，以便于出介质液相管束的各介质管穿过上壳程折流板19和下壳程折流板20。
46.通过设置上壳程折流板19和下壳程折流板20，增强釜液与管外壁面传热效率，壳程釜液与管程冷凝液体逆流布置，进一步降低管外侧流体与管外壁面传热温差。
47.参见图6，下壳程折流板20的底部设置有过液缺口21。下壳程折流板20最低处加工有“∧”形过液缺口21，减少壳程釜液上下折流过程中存在的流动死区。
48.以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。