[发明专利]整体式主冷热虹吸蒸发器

说明书

技术领域   

本发明涉及一种热交换设备，是一种用于空分设备中进行不同温度介质进行热交换的设备，属于间壁式换热设备。

背景技术

目前深冷法制取氧、氮是通过低温精馏来实现的。精馏过程必须有上升蒸气和下流液体。为了得到氧、氮产品，精馏过程是在上、下两个塔内实现双级精馏过程。冷凝蒸发器是联系上塔和下塔的纽带。它用于上塔底部的回流下来的液氧和下塔顶部上升的气氮之间热交换。为了降低膨胀空气进上塔过热度，经常采用热虹吸式蒸发器。经热虹吸式蒸发器后的膨胀空气以接近饱和状态进入上塔，对精馏有利。目前空分装置中热虹吸蒸发器多为干式热虹吸蒸发器，干式热虹吸蒸发器可能存在以下缺点导致碳氢化合物聚积引起热虹吸微爆。一是冷凝蒸发器液氧液位如果一直处于高位运行，使得热虹吸蒸发器出口被淹没，从而引起循环倍率降低，热虹吸内部液氧流动性变差，碳氢化合物聚积。二是制造缺陷可能使得局部液氧流动受滞，碳氢化合物聚积。引起热虹吸微爆，给空分装置的长期安全稳定运行埋下隐患。

发明内容

本发明的目的是解决干式热虹吸蒸发器存在的安全隐患，将传统的热虹吸蒸发器与冷凝蒸发器融合，蒸发器处于全浸操作，且液氧侧定期排放液氧，避免碳氢化合物聚积。

技术方案：一种整体式主冷热虹吸蒸发器，包括连接在上塔和下塔之间的外筒体，液氧来自上塔底部并在筒体内积攒到一定高度，在筒体底部通过液氧排放管按要求定期排放部分液氧，其特征是：在外筒体内腔中安装有至少一个换热器芯体，该换热器芯体完全浸没或大部分浸没于液氧中，换热器芯体内腔至少含有一层膨胀空气层、液氧流道层和氮气流道层，多层结构时按照膨胀空气层、液氧流道层、氮气流道层、液氧流道层的顺序依次交替布置成间壁逆流传热；液氧从换热器芯体底部进入各液氧流道层后从顶部排出，所述膨胀空气层和氮气流道层分别密封，并分别设置有进气口和出气口，其中各膨胀空气层的进气口位于底部而出气口位于顶部，各氮气流道层的进气口位于顶部而出气口位于底部。

空气流道层、液氧流道层、氮气流道层分别由隔板、导流翅片、换热翅片和封条组成，导流翅片、换热翅片型式不一。导流翅片、换热翅片型式和代号根据换热性能要求（热负荷、流道阻力）及出口管方位（顶部、底部、左侧、右侧）可有多种选择。

在氮气流道层的出气口上侧设置有不凝气体排放口。

所述外筒体为是深冷工程常用材料制成的立式或卧式圆柱形容器，该圆柱形外筒体上还包括仪表计器口。

所述仪器计器口至少包括一个温度计接头、一个压力计接头、一个上下液位计接头和一个分析仪接头。

有益效果：本发明采用浴式结构可以保证换热芯体全浸操作，从液氧通道流动的角度来看，板式单元外是液氧面，氧通道内是密度较小的气液两相混合物，实际上构成了一个液氧自循环回路。当热负荷一定时，液氧面越高，氧通道内液氧循环倍率越大。即液氧对通道壁面冲刷的能力越好，使得乙炔等碳氢化合物不容易在壁面析出，二氧化碳颗粒也不容易堵塞通道截面，降低爆炸风险。

附图说明：

图1是本发明整体式主冷热虹吸蒸发器的剖面结构示意图；

图2是换热器芯体结构示意图；

图3是是图2的左视结构示意图；

图4是图2的立体状态示意图；

图5、图6和图8分别是图4中各层结构示意图；

图7是图6的D-D剖面结构示意图。

图中，标号1为蒸发器的外筒体，2为换热器芯体，3为氮气进口，4为氮气出口，5为膨胀空气进口，6为膨胀空气出口，7为液压进口，8为液氧排放口，9为温度计接头，10为液位正压管，11为液位负压管，12为不凝气排放管，13为汇集管，14为支撑座。21为导流翅片，22为隔板，23为封条，24为换热翅片。A层为膨胀空气流道层，B层为液氧流道层，C层为氮气流道层。

具体实施方式

实施例1：参见图1-图7，采用整体式主冷热虹吸蒸发器，该蒸发器包括连接在上塔和下塔之间的立式（或卧式）的圆柱形外筒体，液氧从外筒体底部向上按控制要求排放。