[发明专利]冷凝器及冷凝方法

说明书

技术领域

本发明涉及环保技术，特别涉及冷凝器及冷凝方法。

背景技术

液氮冷凝法是挥发性有机物及油气回收的主要工艺之一,它利用液氮作为冷源将挥发性有机物或油气的热量置换出来，实现挥发性有机物或油气组分从气相到液相直接转换。其工作原理是根据挥发性物质在不同温度性的蒸汽压的差异，通过降温使其油气中一些烃类成饱和状态，并冷凝下来并进行回收利用。但是常规冷凝器采用液氮为冷源去冷凝挥发性有机物或油气时，对挥发性有机物或油气的冷凝一般是将液氮通入换热管，挥发性有机物或油气通入壳体，即液氮走管程，挥发性有机物或油气走壳程，通过换热管的管壁换热冷凝，但是液氮在气化时焓值很大，促使挥发性有机物或油气与液氮之间的温差过大，容易导致挥发性有机物或油气中的碳氢化合物容易在换热管壁上结霜，一旦结霜，传热系数就会降低，就要消耗更多的冷源才能将待冷凝气体冷凝到目标状态，严重时可堵塞换热管道，导致冷凝器无法工作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种冷凝器及冷凝方法，能够避免换热管因为管内外温差较大而结霜，提高传热系数，降低冷源消耗。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种冷凝器，包含：待冷凝气体换热管，冷源换热管和壳体，所述壳体内为换热区，且所述换热区内有缓冲气体；

所述待冷凝气体换热管和冷源换热管平行，且所述待冷凝气体换热管和冷源换热管均位于所述换热区内；

所述待冷凝气体换热管中的待冷凝气体通过所述缓冲气体与所述冷源换热管中的冷源进行热交换。

本发明还提供了一种冷凝方法，包含以下步骤：

将冷源通入冷源换热管，并将将缓冲气体通入壳体内的换热区；

将待冷凝气体通入待冷凝气体换热管中；

所述待冷凝气体通过所述缓冲气体与所述冷源进行热交换。

现有技术中对待冷凝气体的冷凝一般是将冷源通入换热管，待冷凝气体通入壳体，两者通过换热管的管壁进行热交换。但是由于待冷凝气体与冷源之间的温差过大，容易导致换热管结霜，一旦结霜，传热系数就会降低，就要消耗更多的冷源才能将待冷凝气体冷凝到目标状态，严重时可堵塞换热管道，导致冷凝器无法工作。本发明实施方式相对于现有技术而言，在待冷凝气体换热管与冷源换热管之间设置换热区，换热区内有缓冲气体，该缓冲气体的温度介于待冷凝气体与冷源之间，在待冷凝气体与冷源之间进行换热时，冷源的低温首先将缓冲气体降温，缓冲气体再把低温传输给待冷凝气体，使得待冷凝气体换热管不会因为管内外温差过大而结霜，有效的提高了传热系数，节约冷源消耗，而且本发明中的冷源与待冷凝气体是非接触的，一次冷凝后，冷源还可以被回收再利用，除此之外，本发明中的冷凝器结构紧凑，体积较小，运行可靠性高，不易出故障。

优选地，还包含折流板，且所述壳体上包含换热后缓冲气体出口和冷源管程入口；

所述冷源管程入口与所述冷源换热管的下端相连，且所述冷源管程入口在所述换热后缓冲气体出口之上；

所述折流板位于所述冷源管程入口与换热后缓冲气体出口之间的换热区内。

本发明中将换热后缓冲气体出口的位置设计成低于冷源管程入口的位置，在换热后缓冲气体出口与冷源管程入口之间的换热区设置折流板，冷的缓冲气体通过折流板流动，仅与热的待冷凝气体换热管接触，待冷凝气体被冷却，冷的缓冲气体被加热，所以换热后的缓冲气体离开冷凝器的温度比较高，液氮冷量利用率高。

优选地，还包含上气液分离室和下气液分离室；

所述上气液分离室和下气液分离室分别位于所述壳体的顶部和底部，且所述上气液分离室通过所述待冷凝气体换热管与所述下气液分离室相连。

上气液分离室和下气液分离室用于将待冷凝气体被冷凝后的固态和气态进行分离回收排放，当待冷凝气体流量起伏很大时，待冷凝气体会夹带小液滴进入上气液分离室，此时需要通过上气液分离室将待冷凝气体与小液滴分离，或者从上一级冷凝器预冷后的待冷凝气体夹带小液滴进入下气液分离室，由于空间扩大，待冷凝气体气体流速减慢，停留时间较长，小液滴就会与待冷凝气体气体分离，形成冷凝液，冷凝液将沿着待冷凝换热管的管壁自上而下流入下气液分离室后回收，待冷凝气体的剩余气体成分将会被继续冷凝或沿着待冷凝换热管的管壁自下而上流向上气液分离室后被排入大气。

优选地，还包含不凝气体出口、冷凝液出口和冷凝液收集罐；

所述不凝气体出口与所述上气液分离室相连，所述冷凝液出口与所述下气液分离室相连，所述下气液分离室与所述冷凝液收集罐相连。