换热分离器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种换热分离器，包括壳体、换热器以及分离器，所述换热器位于壳体内腔上部，所述分离器位于壳体内腔下部，所述分离器包括叶片式分离内件，所述叶片式分离内件固定在所述壳体上，并覆盖于整个冷凝液面上方，所述换热器的热介质流体出口管穿过所述叶片分离内件，插入到所述冷凝液内。该换热分离器的设计可有效地减少气体流通阻力，并可满足处理大气流量的需要，可以在实现气体流体换热降温的同时，分离出其冷凝液及原料气中含有的固体杂质。本实用新型专利技术结构紧凑，占地面积小，可大幅度地降低设备制造和运行成本，简化生产操作流程。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种换热分离器，具体来说，涉及一种应用于石油化工、煤化工、 天然气化工、精细化工、食品加工及其它需要换热分离工艺领域的换热分离器。
技术介绍
在工业生产过程中，经常出现大量的气体换热降温的场合，当温度低于气体的露 点时就会出现冷凝液。为了后续生产的顺利进行，通常需要将气体和冷凝液进行分离，一般 情况下整个过程是分别通过换热器和分离器来分步实现的。其中换热器和分离器是独立的 两套设备，通过工艺流程连接起来进行使用，分别发挥各自的功能。这会导致设备占用场地 面积大，连接管线复杂，增加结构负荷，安装工作量大，并且不同功能的设备分别进行调试 运行和管理时会增加工作难度。针对上述换热器和分离器相分离的设备存在的缺陷，在现有技术中还提出了一种 将换热和分离两种功能集于一体的换热分离器，可以实现换热与分离一体化功能，目前这 种设备的结构很多，但是现有的设备或者是内部结构复杂，或者是处理原料气的通量有限， 例如专利号为ZL200720103922. 0的技术专利所示的结构。由于换热器与分离器之间 是非直通连接，处理大通量的原料气时，连接会造成内部气体流通阻力大，并且，在换热前 后温差大的情况下，用于进行内部冷凝的换热器可能会产生位移应力，从而使设备受力加 速破损。
技术实现思路
本技术的目的在于克服上述缺点，提供一种集换热和分离功能于一体的换热 分离器，该换热分离器结构简单、合理，能够处理大气流量的原料。本技术提供了一种换热分离器，包括壳体、换热器以及分离器，所述换热器位 于壳体内腔上部，所述分离器位于壳体内腔下部，所述分离器包括叶片式分离内件，所述叶 片式分离内件固定在所述壳体上，并覆盖于整个冷凝液面上方，所述换热器的热介质流体 出口管穿过所述叶片分离内件，插入到所述冷凝液内。本技术的优点为1.集换热与分离功能于一体，与分别采用换热器和分离器相比，体积减小，占地面 积减小，省去两设备之间相连管线，降低了设备制造及运行成本，简化了生产操作程序。2.流体在流动时阻力小。3.适合于大温差的气体流体换热降温。4.适合于产生大液相冷凝量的生产。5.适合于大气相量的生产。6.可处理含有固体物料的气相流体。以下结合附图和具体实施例对本技术的技术方案进行详细地说明。附图说明图1为本技术实施例一的换热分离器结构示意图；图2为图1中A的局部放大图； 图3A-3B为本技术换热分离器中叶片式分离内件的局部结构示意图；图4为本技术另一实施例的换热分离器结构示意图；图5为图4中支撑架的俯视示意图。附图标记1-热介质流体入口 ；2-冷介质流体出口 ；3-换热器；4-膨胀节；5-分离器；6_冷 凝液出口 ；7-热介质气相流体出口 ；8-冷介质流体入口 ；9-壳体；11-热介质流体出管； 12-隔板；13-叶片；131-连接部；50-支撑架；51-套管；52-辐条。具体实施方式如图1所示，本技术一具体实施例所述的换热分离器，该换热分离器包括壳 体9、换热器3、分离器5，换热器3所在的区域称为换热区，分离器5所在的区域称为分离 区。所述换热器3固定于所述壳体9内腔上部，其具有热介质流体通道和冷介质流体 通道，热介质流体通道包括多个相互分离的流体子通道，如图1所示的多个细管，所述多个 流体子通道的入口与位于壳体顶部的热介质流体入口 1相连通，所述多个流体子通道的出 口与热介质流体出口管11相连通。其中，所述换热器3中的流体子通道可以为板式结构或管式结构，也就是说，所述 换热器3可以为板式换热器或单管程的管式换热器，热介质流体入口 1凸出设于壳体9顶 部，热介质流体出口管11位于整体换热器的下部，所述热介质流体出口管为直通式结构而 冷介质流体入口 8与冷介质流体出口 2分别凸出于壳体9两个相对侧面的下部和上部，冷 介质流体通道包括壳体9和与所述壳体9固定的隔板12。如图1所示，所述热介质流体出口管11与所述隔板12固定连接在一起，并穿过所 述隔板12和分离器5中的叶片分离内件，插入到所述冷凝液内。其中，隔板12的作用之一 是作为冷介质流体通道的一个组成部分，实现换热区和分离区的隔离，从而将换热功能和 分离功能分割开，阻止冷介质流体流入到分离区，分离出来的气相流体流入到换热区。作用 之二是用于支撑和固定热介质流体出口管11。在所述热介质流体出口管11穿出所述隔板12前的位置设置有可伸缩的膨胀节4， 如图1所示。由于换热器的管程和壳程所走的介质温度是不相同的(冷、热介质)，热涨所 产生的伸长量也是有区别的，与热介质流体通道相连的热介质流体出口管11将向下伸长， 而热介质流体出口管11需要固定，如本实施例所示，固定在隔板12上，如果没有该膨胀节 4，则热介质流体通道产生的过多的伸长量无法释放，则会产生较大的位移应力，这将对换 热器产生破坏的作用。而通过该膨胀节4，能很好地释放该位移应力。所述分离器5为重力分离器，位于壳体9内腔下部，所述分离器5包括一组叶片 式分离内件，所述叶片式分离内件固定在壳体9上，覆盖于整个冷凝液面上方，如图1所示。 所述叶片式分离内件包括多个倾斜放置的叶片13，相邻两个叶片13之间留有一定的空隙。 整体分离器5上设有一上下惯通的通孔，热介质流体出口管11从隔板12穿出后经过该通孔，热介质流体出口管11的末端经过分离器5，插入冷凝液下。关于所述叶片式分离内件，如图1所示，所述叶片式分离内件为一组，且为直板 式，其局部放大图如图3A所示，叶片式分离内件包括叶片13和用于固定叶片和壳体的连接 部131，所述叶片13为一直板式，其横截面为一菱形或矩形。所述叶片13的横截面也可以 为波纹式，如图3B所示。当然，所述叶片式分离内件也可以是多组，顺序设置成一层，或者是分成上下多层 设置。另外，在本技术中，叶片分离内件的叶片的形状及相互之间的空隙可以根据具体 应用作适当的调整。另外，在每个叶片上、面对冷凝液面的那一表面上设有一个或多个导液槽，用于输 导冷凝在叶片上的液体。热介质流体的出口管11的另一端进入分离器5，穿过叶片式分离内件13，插入到 冷凝液面下。经过换热的夹带有气相、液相和固相的流体通过热介质流体的出口管11伸入 到冷凝液面下，固相的杂质等颗粒由于比重的差异，沉降到冷凝液的底部，气相流体会以气 泡的形式浮出液面，从而进入冷凝液上的气相区，这样就实现了气、液、固的三相初步分离。当气相流体以气泡的形式浮出液面时，向上运动，从叶片式分离内件13之间的间 隙通过时，所述气相流体中含有的小液滴被叶片挡住，在叶片上的导液槽凝聚，当凝聚成大 液滴时，依靠液滴的自重，使其滴入下部的冷凝液中。由于分离器5内的叶片式分离内件13 呈整体 覆盖式结构，因而在换热时能够减少含液滴气体的逃逸，并有效增加了分离面积。当气相流体以气泡的形式浮出液面时，由于气泡越小，携带的液体就越少，因此， 在本技术的一个实施例中，热介质流体的出口管11伸入到冷凝液面下的一端，即末 端为呈锯齿状，如图2所示，所述锯齿角度α为30° 90°或45° 75°或60°，易于产 生较小的气泡，并利于气相流体的均勻扩散。分离后的气相流体在位于壳体9下部侧面凸起的热介质气相流体出口 7中流出， 冷凝液自位于壳体9正下方凸出的本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种换热分离器，包括壳体、换热器以及分离器，所述换热器位于壳体内腔上部，所述分离器位于壳体内腔下部，所述分离器包括叶片式分离内件，其特征在于，所述叶片式分离内件固定在所述壳体上，并覆盖于整个冷凝液面上方，所述换热器的热介质流体出口管穿过所述叶片分离内件，插入到所述冷凝液内。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李永旺，马林玉，邵华鑫，曹立仁，余晓忠，白亮，
申请(专利权)人：中科合成油工程有限公司，中科合成油技术有限公司，
类型：实用新型
国别省市：11