[实用新型]一体式串联的热气气换热器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种换热设备，具体的说是一种热气气换热器。 

背景技术

通过氨合成塔出塔气预热入塔气是氨合成工艺的重要过程，通过气气换热器利用出塔气将入塔气预热至合成反应需要的温度，同时出塔气自身冷却。 

现有装置能力为日产1630吨合成氨项目中氨合成工序中的热气气换热器为卧式固定管板式，由管程和壳程组成，壳程操作温度约223℃～70℃，操作压力为15128kPa（a），管程操作温度约51℃～200℃，操作压力为15512kPa（a）。为了达到设计的换热效果，管程的换热管超长（长达20m），换热管规格为Φ14x2，管壳程材质均为Cr-Mo。由于管程和壳程均处于高温高压氢腐蚀环境下，且换热管规格小，长度长，导致以下问题：（1）从换热管材料的采购和制造来说，由于本设备换热管规格小，长度长，易出现管子制造难度加大，管子内外表面缺陷增多，尺寸偏差较大等问题，进而致使设备制造难度大大增加；（2）从检测、维护上来说，对检测仪器的精度要求较高，增加了检测的难度；（3）从今后设备在装置中运行状况来说，由于原材料、检测等方面难以到位，存在不可预测的隐患，增大了运行风险。以上种种，使得该设备成为制约项目建设进度的一个关键点。 

发明内容

本新型的目的是为了解决上述技术问题，提供一种结构简单、设备投资成本低、可靠性高、制造难度低、便于检修的一体式串联的热气气换热器。 

技术方案包括壳体以及壳程和管程，所述管程由前段管程、中间管箱和后段管程依次连接而成。 

所述中间管箱位于管程的前2/5至1/3处。 

所述管程的换热管总长为20至25米。 

所述壳体的前端设有管程出口和壳程进口，后端设有管程进口和壳程出口。 

发明人对现有的热气气换热器进行了改进，利用中间管箱将过去的全管式的管程分成前段管程和后段管程，形成类似于两个换热器一体串联的形式，这样既可以降低换热管的制造及检修难度、可靠性更高，亦可根据前、后段管程的进出温度选择合适的制造材料，进一步降低设备投资。所述中间管箱为连通前、后段管程的空腔，其在管程上的设计位置，可根据具体设计的两段的换热管操作温度分配进行合理设计。优选所述中间管箱位于管程的前2/5至1/3处。所述管程的换热管总长为20至25米。 

有益效果： 

1．本新型为氨合成装置大型化设备设计提供了选择方向，通过一体式热气气换热器的串联流程，采用合理的温度分配，通过控制适宜的温度，将制约工程进度的关键设备分解简单化，既然满足一体化设计要求，又避免了瓶颈效应，降低制造和检测难度，解决了设计和制造的矛盾。 

2．采用一体化串联设计，可根据前、后段管程的操作温度合理分配高低等级材质，降低投资成本。 

3. 规避设计和制造隐患，降低运行风险、运行可靠性高、设备使用寿命长。 

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。 

其中，1-壳体、2-壳程、3-管程、3.1-前段管程、3.2-中间管箱、3.3-后段管程、1.1-管程进口、1.2-管程出口、1.3-壳程进口、1.4- 壳程出口。 

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步解释说明： 

参照图1，本新型热气气换热器包括壳体1、壳程2和管程3，壳体1的前端设有管程出口1.2和壳程进口1.3，后端设有管程进口1.1和壳程出口1.4。所述管程3由前段管程3.1、中间管箱3.2和后段管程3.3依次连接而成，所述管程的换热管总长20至25米，中间管箱3.2位于管程的前2/5至1/3处。所述前段管程3.1及对应的部分壳程材质均为Cr-Mo，所述后段管程及对应的部分壳程材质均为CS，换热管规格均为Φ14x2。 

下面以氨合成生产工艺中氨合成塔出塔气预热入塔气的工艺流程为例，进一步解释本新型。 

氨合成塔的出塔气由本新型热气气换热器的壳程进口1.3进入壳程2（温度为280℃，操作压力为15128kPa（a）,出塔气中氢分压为9100 kPa(a)），换热至降温至70℃后由壳程出口1.4排出；入塔气由管程进口1.1进入（温度为51℃，操作压力为15512kPa（a），入塔气中氢分压为11250 kPa(a），先至后段管程3.3换热升温至199℃，然后经中间管箱3.2再进入前段管程3.1继续换热升温至257℃，再经管程出口1.2排出，入塔气和出塔气在换热器内逆流间接换热。