[发明专利]一种适用于非稳态挥发性有机气体的分段式冷凝换热器

说明书

本发明涉及一种适用于非稳态挥发性有机气体的分段式冷凝换热器，包括从上到下依次布置常温冷却换热段、中间隔断层、低温冷凝换热段，所述常温冷却换热段和低温冷凝换热段的管程穿过所述中间隔断层并相互接通，在低温冷凝换热段的底部还设有与其管程接通并带有气体出口和液体出口的集液罐，所述集液罐内还在气体出口上端还设有向下倾斜的挡板。与现有技术相比，本发明可以在常压及负压工况下，使得气态物料在设备内降温、冷却、冷凝路径最短，处理效率高，功耗低等。

技术领域

本发明属于冷凝换热器技术领域，涉及一种适用于非稳态挥发性有机气体的分段式冷凝换热器。

背景技术

随着经济的快速发展，人类在大量消耗能源的同时，将大量废气、烟尘杂质排入环境大气，严重影响了大气环境的质量，环保立法也日益严格，有机溶剂作为化工、医药生产中等行业中常用物质，一部分有机溶剂在较低的温度下挥发成气体，对环境造成污染，需要对该部分气体集中处理，目前发展的诸如催化氧化、焚烧等方法均偏向于尾气末端治理，对于具有回收价值的有机溶剂，若能在过程中尽量充分回收，既能提高溶剂使用率，还能极大的减少下游的处理和后续末端处理量。

冷凝分离法是利用挥发性有机物与惰性气体的沸点差异，在温度降低后，沸点较高的挥发性有机物冷凝分离出来，该工艺的关键在于提供充分的热交换使有机物冷凝，提，使用冷凝器进行冷凝可以通过提高换热面积、延长停留时间等方法来提高换热效率，传统的多台换热器存在的设备和管道不紧凑、系统阻力大等问题。

CN101943527A中使用多壳程逆流增速型管壳式换热器通过壳体内设置纵向逆流增速导流板将单壳程分为多壳程，该法有效增大了壳程流体流速，提高壳程换热效率，但是针对有机气体换热，该设备无法达到液化有机物料回收的目的。

CN204337811U中一种塔顶冷凝器和回流罐的复合设备能减小设备体积，减少设备耗材，但是壳程单一的冷媒不利于部分沸点极低的有机气体的充分回收。

CN105973020A公开了一种适用于富含挥发性有机气体的分段式冷凝换热器，包括供待冷凝气体流动的管束以及包围管束并供冷流体流动的筒体，该筒体从上到下分为多段筒体单元，每段筒体单元均设有独立的壳程流体入口和，相邻的两筒体单元之间通过中间隔断层密封连接，所述的中间隔断层包括连接管和保温面层，所述的连接管穿过保温面层，并接通相邻两筒体单元之间的管束。该冷凝器管程联通，所冷凝下来的液体直接回落到集液罐中，可能存在管程内传热不均的问题，同时集液罐内冷凝气体易形成雾沫夹带，将冷凝下来的液体挟带出去，降低挥发性有机气体的冷凝回收效果。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种适用于非稳态挥发性有机气体的分段式冷凝换热器。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种适用于非稳态挥发性有机气体的分段式冷凝换热器，包括从上到下依次布置常温冷却换热段、中间隔断及再分布层、低温冷凝换热段，所述常温冷却换热段和低温冷凝换热段的管程穿过所述中间隔断层并相互接通，在低温冷凝换热段的底部还设有与其管程接通并带有气体出口和液体出口的集液罐，所述集液罐内还在气体出口上端还设有向下倾斜的挡板。

本发明为了避免集液罐内气体到气体出口时走最短途径，集液罐的气体出口上端安装挡板，用于延长气体在集液罐中的停留时间，辅助挥发性有机气体回收，非稳态有机气体通过分段式冷凝器大部分被冷凝收集，部分会被难凝性气体(如氮气)雾沫夹带至气体出口，该气体在挡板处形成雾沫夹带气体二次冷凝的流体通道，同时该挡板下端设计为挡板状，便于气液分离。

进一步的，挡板与集液罐内侧壁面之间围绕形成在水平方向盖住所述气体出口且仅露出斜向下通口的气体通道。

进一步的，挡板与集液罐壁面之间的夹角为30-60°。