本發(fā)明屬于化工設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種塔頂冷凝分離器。

背景技術(shù)：

焦?fàn)t氣制液化天然氣，低溫分離co項(xiàng)目中，常采用低溫分離方法從甲烷、一氧化碳、氫氣、氮?dú)庵蟹蛛x出需要的產(chǎn)品。低溫分離中主要采用精餾塔設(shè)備，而精餾塔頂氣采用合適冷源(液氮或低溫液化天然氣)作為冷源，將塔頂氣體中產(chǎn)品(天然氣、一氧化碳)冷凝，分離回收，以提高產(chǎn)品收率。

低溫分離中塔頂氣相進(jìn)入換熱器進(jìn)行降溫，形成氣液兩相，然后通過(guò)氣液分離裝置進(jìn)行氣液分離。本過(guò)程需要換熱器，氣液分離器設(shè)備。塔頂氣需要經(jīng)過(guò)換熱器，然后流過(guò)氣液分離器進(jìn)行分離。

塔頂氣體經(jīng)過(guò)塔頂管道然后進(jìn)入換熱器，降溫后再進(jìn)入氣液分離器，然后通過(guò)管道回流至精餾塔，該方法塔頂氣經(jīng)過(guò)大量管道，彎頭和設(shè)備，需要浪費(fèi)較多壓頭。低溫分離設(shè)備大多集成在冷箱內(nèi)，為提高氣液分離器效果，氣液分離器通常尺寸較大，因此會(huì)增加冷箱尺寸，從而提高冷箱制造成本和運(yùn)輸成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，并提供一種塔頂冷凝分離器，用于替代低溫精餾塔塔頂氣所需要的換熱器和氣液分離器兩個(gè)獨(dú)立裝置。

本發(fā)明所采用的具體技術(shù)方案如下：

塔頂冷凝分離器，分離器主體為板翅式換熱器，塔頂氣的進(jìn)氣口和出氣口分別設(shè)置于板翅式換熱器的下部和上部，板翅式換熱器中兩層翅片的端部設(shè)置有用于使下層翅片中的塔頂氣轉(zhuǎn)向進(jìn)入上層翅片的封頭，不同翅片層之間通過(guò)封頭形成一條從進(jìn)氣口到出氣口的弓字形塔頂氣通路；板翅式換熱器的上部和下部分別設(shè)置有冷流體進(jìn)口和冷流體出口，用于使冷流體進(jìn)入翅片并與塔頂氣進(jìn)行換熱；板翅式換熱器中的翅片采用多孔型翅片，且底部設(shè)置有封頭，用于收集塔頂氣冷凝過(guò)程中在重力作用下通過(guò)翅片孔流下的冷凝液；收集有冷凝液的封頭底部冷凝液出口通過(guò)接管伸入塔頂液槽中。

本發(fā)明中，氣相在換熱器中水平流動(dòng)，液相受重力影響成垂直流動(dòng)，在實(shí)現(xiàn)氣液分離的同時(shí)能夠充分傳質(zhì)。而且，氣相通過(guò)再分布封頭進(jìn)入換熱器不同高度的翅片，其傳熱效果高于氣相一次性水平通過(guò)換熱器與冷物流錯(cuò)流換熱。

作為優(yōu)選，所述的進(jìn)氣口處設(shè)有導(dǎo)流片，塔頂氣經(jīng)過(guò)導(dǎo)流片后進(jìn)入板翅式換熱器中的翅片。

作為優(yōu)選，所述的冷流體進(jìn)口、冷流體出口處設(shè)有封頭，冷流體通過(guò)封頭流入和流出板翅式換熱器。

作為優(yōu)選，所述的板翅式換熱器中每層翅片形成的塔頂氣通道呈水平。

作為優(yōu)選，所述的接管直接伸入塔頂液槽的液面以下并形成液封。

作為優(yōu)選，所述的板翅式換熱器中，每層翅片上的翅片孔開(kāi)孔位置相同，形成一條垂直的冷凝液流通通道。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種塔頂氣冷凝分離方法，具體為：將塔頂氣通過(guò)導(dǎo)流板導(dǎo)入設(shè)置有多層多孔型翅片的板翅式換熱器中，塔頂氣在翅片中水平流動(dòng)與冷流體進(jìn)行換熱，并在到達(dá)該層翅片末端時(shí)轉(zhuǎn)向進(jìn)入上層翅片中繼續(xù)水平流動(dòng)換熱，直至從出氣口排出；塔頂氣通過(guò)多孔型翅片換熱冷凝后，冷凝水在重力作用下沿著壁面從翅片孔逐層流至設(shè)置于換熱器底部的封頭處，然后從封頭接管流到塔頂液槽內(nèi)。

本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)而言，具有以下有益效果：

1、相對(duì)于氣相進(jìn)過(guò)換熱器后，在通過(guò)管道進(jìn)入氣液分離器分離?？梢詼p少氣相流過(guò)的當(dāng)量長(zhǎng)度，減少流動(dòng)壓頭的損失。

2、換熱器內(nèi)部翅片通道小，有利于小液滴的捕捉和匯聚，而且氣相為水平流動(dòng)，液體垂直流動(dòng)有利于氣液分離，因此無(wú)需設(shè)置氣液分離器，簡(jiǎn)化了設(shè)備。

3、換熱器內(nèi)部翅片單位體積內(nèi)的表面積偏大，換熱器內(nèi)部冷凝的液體從上至下流動(dòng)可以氣相充分接觸并傳質(zhì)，起到精餾效果。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的塔頂冷凝分離器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明的板翅式換熱器內(nèi)部塔頂氣和冷凝液的流動(dòng)示意圖。

圖3為塔頂氣在翅片內(nèi)流動(dòng)示意圖。

圖中：進(jìn)氣口1、出氣口2、冷流體進(jìn)口3、冷流體出口4、冷凝液出口5、板翅式換熱器6、第一封頭7、第二封頭8、翅片孔9。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步闡述和說(shuō)明。本發(fā)明中各個(gè)實(shí)施方式的技術(shù)特征在沒(méi)有相互沖突的前提下，均可進(jìn)行相應(yīng)組合。

一種塔頂氣冷凝分離方法，具體為：將塔頂氣通過(guò)導(dǎo)流板導(dǎo)入設(shè)置有多層多孔型翅片的板翅式換熱器中，塔頂氣在翅片中水平流動(dòng)與冷流體進(jìn)行換熱，并在到達(dá)該層翅片末端時(shí)轉(zhuǎn)向進(jìn)入上層翅片中繼續(xù)水平流動(dòng)換熱，直至從出氣口排出；塔頂氣通過(guò)多孔型翅片換熱冷凝后，冷凝水在重力作用下沿著壁面從翅片孔逐層流至設(shè)置于換熱器底部的封頭處，然后從封頭接管流到塔頂液槽內(nèi)。

如圖1所示，為實(shí)現(xiàn)上述方法的一種塔頂冷凝分離器，該分離器主體為板翅式換熱器6，其中設(shè)置有多層水平的多孔型翅片，每層翅片形成水平的塔頂氣通道，供塔頂氣流通。塔頂氣的進(jìn)氣口1和出氣口2分別設(shè)置于板翅式換熱器6的下部和上部，進(jìn)氣口1處設(shè)有導(dǎo)流片，塔頂氣經(jīng)過(guò)導(dǎo)流片后進(jìn)入板翅式換熱器6中的翅片。板翅式換熱器6中兩層翅片的端部設(shè)置有用于使下層翅片中的塔頂氣轉(zhuǎn)向進(jìn)入上層翅片的封頭，不同翅片層之間通過(guò)封頭形成一條從進(jìn)氣口1到出氣口2的弓字形塔頂氣通路；板翅式換熱器6的上部和下部分別設(shè)置有冷流體進(jìn)口3和冷流體出口4，冷流體進(jìn)口3、冷流體出口4處設(shè)有封頭，冷流體通過(guò)封頭流入和流出板翅式換熱器6，冷流體在翅片中與塔頂氣進(jìn)行換熱，使塔頂氣被部分冷凝為液體。板翅式換熱器6且底部設(shè)置有封頭，用于收集塔頂氣冷凝過(guò)程中在重力作用下通過(guò)翅片孔9流下的冷凝液。收集有冷凝液的封頭底部開(kāi)設(shè)冷凝液出口5，并通過(guò)接管伸入塔頂液槽的液面以下并形成液封。

該分離器設(shè)備基于板翅式換熱器結(jié)構(gòu)，因此具有換熱功能。換熱器采用液氮或低溫液化天然氣作為冷源，將這些冷流體從冷流體進(jìn)口3進(jìn)入換熱器與塔頂氣換熱。塔頂氣從換熱器側(cè)面下方進(jìn)入換熱器降溫，塔頂氣進(jìn)過(guò)導(dǎo)流片進(jìn)入翅片，水平流動(dòng)換熱。塔頂氣流至右側(cè)后通過(guò)導(dǎo)流片進(jìn)入第一封頭7，然后通過(guò)第一封頭7調(diào)轉(zhuǎn)180°方向進(jìn)入上層翅片，繼續(xù)水平流動(dòng)至換熱器左側(cè)，然后再次通過(guò)第二封頭8調(diào)轉(zhuǎn)180°方向進(jìn)入上層翅片，最終從換熱器上部右側(cè)流出換熱器。塔頂氣通過(guò)翅片換熱換熱器冷凝后，因重力作用液體沿著壁面從各層翅片上的翅片孔9形成的垂直流道流至換熱器底部的封頭，然后從封頭底部冷凝液出口5接管流到塔頂液槽內(nèi)。

以上所述的實(shí)施例只是本發(fā)明的一種較佳的方案，然其并非用以限制本發(fā)明。有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型。因此凡采取等同替換或等效變換的方式所獲得的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種塔頂冷凝分離器，屬于化工設(shè)備領(lǐng)域。分離器主體為板翅式換熱器，塔頂氣的進(jìn)氣口和出氣口分別設(shè)置于板翅式換熱器的下部和上部，板翅式換熱器中兩層翅片的端部設(shè)置有用于使下層翅片中的塔頂氣轉(zhuǎn)向進(jìn)入上層翅片的封頭，不同翅片層之間通過(guò)封頭形成一條從進(jìn)氣口到出氣口的弓字形塔頂氣通路；板翅式換熱器的上部和下部分別設(shè)置有冷流體進(jìn)口和冷流體出口；板翅式換熱器中的翅片采用多孔型翅片，且底部設(shè)置有封頭，用于收集塔頂氣冷凝過(guò)程中在重力作用下通過(guò)翅片孔流下的冷凝液；收集有冷凝液的封頭底部冷凝液出口通過(guò)接管伸入塔頂液槽中。本發(fā)明用于替代低溫精餾塔塔頂氣所需要的換熱器和氣液分離器兩個(gè)獨(dú)立裝置。

技術(shù)研發(fā)人員：雷昊;張國(guó)興;章有虎
受保護(hù)的技術(shù)使用者：杭州中泰深冷技術(shù)股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：2017.07.06
技術(shù)公布日：2017.09.08