專利名稱：一種空分工藝換熱系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種換熱系統(tǒng)，尤其涉及一種應(yīng)用于空分工藝中的換熱系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，高純度的氧氣、氮?dú)饧皻鍤?、氦氣等氣體被廣泛用于冶金、 化工、石油、機(jī)械、采礦、食品、軍事等工業(yè)部門。而在現(xiàn)有的技術(shù)中，通過空氣分離技術(shù)(簡稱空分)，獲得所需的氣體是最常見，也是最為成熟的工藝。其可利用空氣中各組分物理性質(zhì)不同，采用深度冷凍、吸附、膜分離等方法從而由空氣中分離出氧氣、氮?dú)猓蛲瑫r提取氦氣、氬氣等稀有氣體的工藝方法。而現(xiàn)有空分工藝中，最常用的方法是深度冷凍法。在深度冷凍法中，主要的分離過程是采用多個精餾塔通過精餾工藝，利用各種氣體沸點(diǎn)不同，從而提取高純度的氮?dú)?、氧氣、氬氣等氣體的工藝。在深度冷凍法中，一般通過帶有冷凝蒸發(fā)器的換熱系統(tǒng)，實現(xiàn)各種氣體組分氣、液態(tài)之間轉(zhuǎn)換，從而實現(xiàn)能量傳遞，提高經(jīng)濟(jì)性，低溫操作條件。如中國專利申請?zhí)?01010535961. 4的專利申請文件，公開的生產(chǎn)高純氮和低純氧的技術(shù)中，其氧塔和氮塔中均設(shè)有一個冷凝蒸發(fā)器，其通過所述的冷凝蒸發(fā)器實現(xiàn)精餾塔中的液體與外部空氣之間的轉(zhuǎn)換。然而，現(xiàn)有空分技術(shù)中，冷凝蒸發(fā)器一般裝于精餾塔內(nèi)部，如圖1所示，冷凝蒸發(fā)器2安裝于精餾塔1中，氣體A由冷凝蒸發(fā)器2的上端進(jìn)入，與所述精餾塔1中的液體B實現(xiàn)熱量交換后，成為液體A，從而兩種液體或氣體之間的能量交換。在實際操作中，只有當(dāng)所述精餾塔1中的液體B累積到一定量，才能達(dá)到較好的熱量交換效果，這樣液體B的累積消耗大量時間，出產(chǎn)品時間使得空分提取氣體生產(chǎn)效率低下，而且這之間需要其他設(shè)備實現(xiàn)空氣由氣態(tài)至液態(tài)轉(zhuǎn)化，使得空分系統(tǒng)整體耗能大。

實用新型內(nèi)容本實用新型提供了一種空分工藝換熱系統(tǒng)，其目的在于克服上述現(xiàn)有空分技術(shù)中，只有當(dāng)精餾塔中的液體累積到一定量時冷凝蒸發(fā)器才能實現(xiàn)較好的液體或氣體間換熱效果的缺陷。本實用新型空分工藝換熱系統(tǒng)通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)其目的—種空分工藝換熱系統(tǒng)，其中包括一個精餾塔和一個外接的冷凝蒸發(fā)器；所述外接的冷凝蒸發(fā)器設(shè)置在精餾塔外部；所述冷凝蒸發(fā)器設(shè)有待冷卻氣體進(jìn)口、冷卻液出口、 以及流體進(jìn)口和流體出口，所述精餾塔設(shè)有精餾液出口和換熱流體進(jìn)口 ；所述冷凝蒸發(fā)器的流體進(jìn)口與所述精餾塔的精餾液出口連接，冷凝蒸發(fā)器的流體出口與所述精餾塔的換熱流體進(jìn)口連接。上述的空分工藝換熱系統(tǒng)，其中在所述冷凝蒸發(fā)器內(nèi)，所述待冷卻氣體進(jìn)口和冷卻液出口間設(shè)有冷卻管束，且所述待冷卻氣體進(jìn)口和冷卻液出口通過所述冷卻管束密閉連接。[0009]上述的空分工藝換熱系統(tǒng)，其中所述冷卻管束采用傳熱材料制成。上述的空分工藝換熱系統(tǒng)，其中所述冷卻管束呈螺旋型。上述的空分工藝換熱系統(tǒng)，其中所述待冷卻氣體進(jìn)口與流體出口位于所述冷凝蒸發(fā)器的上端；所述流體進(jìn)口與冷卻液出口位于所述冷凝蒸發(fā)器的下端。上述的空分工藝換熱系統(tǒng)，其中所述助冷液出口位于所述精餾塔的塔釜底部。上述的空分工藝換熱系統(tǒng)，其中所述精餾塔的換熱流體進(jìn)口位于所述精餾塔的中部或上部。采用本實用新型空分工藝換熱系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于本實用新型空分工藝換熱系統(tǒng)中，冷凝蒸發(fā)器安裝在精餾塔外部，使得精餾塔中的液體通入冷凝蒸發(fā)器直接進(jìn)行熱量交換，從而獲得更好的熱量交換效果，并提高換熱系統(tǒng)的工作效率，而且冷凝蒸發(fā)器安裝在精餾塔外部的設(shè)計，間接減小了精餾塔體積，使其工業(yè)生產(chǎn)時，使用更靈活。

圖1為現(xiàn)有空分工藝換熱系統(tǒng)中精餾塔和冷凝蒸發(fā)器的連接結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型空分工藝換熱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
如圖2所示，一種空分工藝換熱系統(tǒng)，包括一個精餾塔1和一個接在所述精餾塔外部的冷凝蒸發(fā)器2 ；所述外接的冷凝蒸發(fā)器2設(shè)置在精餾塔1外部；所述冷凝蒸發(fā)器2設(shè)有待冷卻氣體進(jìn)口 23、冷卻液出口 24、以及流體進(jìn)口 25和流體出口 21 ；而所述精餾塔1設(shè)有精餾液出口 11和換熱流體進(jìn)口 12，且所述冷凝蒸發(fā)器2的流體進(jìn)口 25與所述精餾塔1的精餾液出口 11連接，冷凝蒸發(fā)器2的流體出口 21與所述精餾塔1的換熱流體進(jìn)口 12連接。所述冷凝蒸發(fā)器2內(nèi)部還設(shè)有冷卻管束3，且所述待冷卻氣體進(jìn)口 23和冷卻液出口 M連接分別與所述冷卻管束3的兩端密閉連接。如圖2所示，使用時，氣體A由所述待冷卻氣體進(jìn)口 23進(jìn)入所述冷凝蒸發(fā)器2內(nèi)， 而所述精餾塔1中的液體B由所述精餾液出口 11流出并由所述流體進(jìn)口 25進(jìn)入所述冷凝蒸發(fā)器2中。進(jìn)入所述冷凝蒸發(fā)器2后的氣體A和液體B在所述冷凝蒸發(fā)器2的換熱單元 (注換熱單元為冷凝蒸發(fā)器的常規(guī)組件，且為本領(lǐng)域的技術(shù)人員的公知常識，因而在本專利文件中不再多做闡述)作用下，發(fā)生熱量交換，從而使氣體A冷凝成為液態(tài)，而液體B吸熱成氣態(tài)(或仍為液態(tài)，只是溫度升高了)。冷凝成液體的A有所述冷凝蒸發(fā)器2的和冷卻液出口 M出口進(jìn)入空分系統(tǒng)其它組件中，而氣化后的B (或仍為液態(tài))由所述冷凝蒸發(fā)器2的流體出口 21放出，并通過管道由所述精餾塔1上部或中部(所述上部、中部、下部為所述精餾塔1整體的位置而定義)的換熱流體進(jìn)口 12重新進(jìn)入所述的精餾塔1中參與精餾反應(yīng)。 所述精餾液出口 11位于所述精餾塔的塔釜底部，而所述精餾塔1的換熱流體進(jìn)口 12位于所述精餾塔1的中部或上部。如圖2所示，所述待冷卻氣體進(jìn)口 23與流體出口 21位于所述冷凝蒸發(fā)器2的上端，而所述流體進(jìn)口 25與冷卻液出口 M位于所述冷凝蒸發(fā)器2的下端。這樣使得進(jìn)入所述冷凝蒸發(fā)器2的待冷卻的氣體A與由所述精餾塔1中放出的液體B在所述冷凝蒸發(fā)器2中走向呈交叉狀，從而提高氣體A與液體B的熱交換效率。圖2中，所述冷卻管束3由傳熱材料制成，而其管壁即傳熱面，所述冷卻管束3呈螺旋型可以最大限度的增加湍流效果，加大換熱效率。值得注意的是，在本實用新型的冷凝蒸發(fā)器中，所述的流體進(jìn)口 25和流體出口 21 設(shè)有換熱管道連接，以及所述冷凝蒸發(fā)器中還包括用于實現(xiàn)換熱的鋁制翅片板及隔板等換熱的裝置，這些都為冷凝蒸發(fā)器的常規(guī)技術(shù)，并不是本實用新型的保護(hù)重點(diǎn)，因而未作過多闡述。采用上述設(shè)計的空分工藝換熱系統(tǒng)，使得精餾塔中的液體通入冷凝蒸發(fā)器直接實現(xiàn)熱量交換。從而避免了傳統(tǒng)冷凝蒸發(fā)器安裝在精餾塔中的技術(shù)方案中，由于精餾塔外殼容積大，需花費(fèi)較長時間來累積精餾塔內(nèi)的液體，從而將冷凝蒸發(fā)器浸泡于所述精餾塔的液體中，實現(xiàn)有效的熱量交換的問題。采用本實用新型可使待冷卻氣體與精餾塔中的液體獲得更好的熱量交換效果，提高換熱系統(tǒng)的工作效率，而且冷凝蒸發(fā)器安裝在精餾塔外部的設(shè)計，間接減小了精餾塔體積，使得精餾塔的制造更具靈活性，使用范圍更廣。以上對本實用新型的具體實施例進(jìn)行了詳細(xì)描述，但其只是作為范例，本實用新型并不限制于以上描述的具體實施例。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，任何對本實用新型進(jìn)行的等同修改和替代也都在本實用新型的范疇之中。因此，在不脫離本實用新型的精神和范圍下所作的均等變換和修改，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種空分工藝換熱系統(tǒng)，其特征在于包括一個精餾塔和一個外接的冷凝蒸發(fā)器； 所述外接的冷凝蒸發(fā)器設(shè)置在精餾塔外部；所述冷凝蒸發(fā)器設(shè)有待冷卻氣體進(jìn)口、冷卻液出口、以及流體進(jìn)口和流體出口，所述精餾塔設(shè)有精餾液出口和換熱流體進(jìn)口 ；所述冷凝蒸發(fā)器的流體進(jìn)口與所述精餾塔的精餾液出口連接，冷凝蒸發(fā)器的流體出口與所述精餾塔的換熱流體進(jìn)口連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空分工藝換熱系統(tǒng)，其特征在于在所述冷凝蒸發(fā)器內(nèi)，所述待冷卻氣體進(jìn)口和冷卻液出口間設(shè)有冷卻管束，且所述待冷卻氣體進(jìn)口和冷卻液出口通過所述冷卻管束密閉連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的空分工藝換熱系統(tǒng)，其特征在于所述冷卻管束采用傳熱材料制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的空分工藝換熱系統(tǒng)，其特征在于所述冷卻管束呈螺旋型。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空分工藝換熱系統(tǒng)，其特征在于所述待冷卻氣體進(jìn)口與流體出口位于所述冷凝蒸發(fā)器的上端；所述流體進(jìn)口與冷卻液出口位于所述冷凝蒸發(fā)器的下端。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空分工藝換熱系統(tǒng)，其特征在于所述助冷液出口位于所述精餾塔的塔釜底部。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空分工藝換熱系統(tǒng)，其特征在于所述精餾塔的換熱流體進(jìn)口位于所述精餾塔的中部或上部。
專利摘要本實用新型提供了一種空分工藝換熱系統(tǒng)，包括一個精餾塔和一個外接的冷凝蒸發(fā)器；所述冷凝蒸發(fā)器設(shè)有待冷卻氣體進(jìn)口、冷卻液出口、以及流體進(jìn)口和流體出口；所述精餾塔設(shè)有精餾液出口和換熱流體進(jìn)口；所述冷凝蒸發(fā)器的流體進(jìn)口與所述精餾塔的精餾液出口連接，冷凝蒸發(fā)器的流體出口與所述精餾塔的換熱流體進(jìn)口連接，所述流體進(jìn)口和流體出口相通。本實用新型空分工藝換熱系統(tǒng)中，冷凝蒸發(fā)器安裝在精餾塔外部，使得精餾塔中的液體通入冷凝蒸發(fā)器直接時間熱量交換，提高換熱系統(tǒng)的換熱效率。
文檔編號F25J5/00GK202188720SQ20112025930
公開日2012年4月11日 申請日期2011年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月21日
發(fā)明者扈麗杰 申請人:上海啟元空分技術(shù)發(fā)展股份有限公司