[实用新型]大型空分用冷凝蒸发器

说明书

本实用新型属低温精馏法空气分离技术，尤其适用于大型的空分设备。

随着空分设备容量的增大，所需换热面积越来越大，为了满足这一要求，在常规的冷凝蒸发器中，使用多只单元并联安装的结构，由于其直径尺寸受运输条件的限制不能太大，因此出现了双层结构的型式，如下层四个单元并联，上层三个单元并联，上下层之间用隔板分开，以解决运输的困难，即在直径一定的条件下，利用在高度方向上的扩展来满足换热面积的需要。由于单元尺寸在高度方向上受传热温差的限制，如果单元做得很高，液氧温度会因压头的增加而增加，从而减小了传热温差，又导致了换热面积的增加，所以往往板式单元被做成“矮胖子”，这无疑增加了结构的复杂程度，同时带来了金属耗量的增加等弊端。

为克服上述大型空分装置中冷凝蒸发器的不利因素，美国专利4606745介绍了多种单元结构，这些结构虽然在总体上克服了常规结构的弊端，但没达到最完善的地步，本实用新型的目的是在同等的条件下，使冷凝蒸发器的金耗更少，尺寸更紧凑，结构更简化。

设置在上塔15和下塔2之间的冷凝蒸发器3主要由板式单元21、中心筒4、支管5和封头6构成，为使该冷凝蒸发器单元更紧凑，在同样换热面积下板式单元更轻，板式单元21内部不设置导流片，且没有无用区存在。为使液氧蒸发时的流动更畅通，减少流阻，液氧蒸发侧翅片19的方向和气氮冷凝侧封条16、翅片17之间的角度α最好可以按需任意决定，而不受其他条件的约束，而角度变更后，给板式单元的经济指标不带来任何影响，为使气氧上升流畅，金属耗量少，起动快，各级液氧槽最好是独立的，由二个板式单元的侧面和附件组成。

图1为大型空分用的冷凝蒸发器示意图。

图2为板式单元结构示意图。

图3为大型空分用的冷凝蒸发器俯视图。

设置在上塔15和下塔2之间的冷凝蒸发器3是由几个板式单元21组成的，由下塔2上升的气  经中心筒4分配到各支管5a，5b…，该支管和板式单元的封头6a，6b…相联。气氮经气氮冷凝侧翅片17和经液氧蒸发侧翅片19的液氧进行热交换，液氧由上塔经溢流管1a，1b…流下，翅片17是由单元21的顶端一直通到单元21的底端，冷凝的液氮由板式单元的下封头10a，10b…汇集，经管路11a，11b…流入管路12中，经管路13引出塔外，而上塔溢流下的液氧，首先被引入第Ⅰ级中，在其中部分液氧被蒸发，从液氧槽7a，7b…之上由氧气出口管14引出或进入上塔，未被蒸发的液氧由第Ⅰ级经溢流管8a，8b…流入第Ⅱ级，液氧在第Ⅱ级的液氧通道中气化，从液氧槽9a，9b…中冒出，流入上塔，在第Ⅱ级中没被气化的液氧，最后从液氧槽9a，9b…中流到第Ⅲ级，继续蒸发，如有第Ⅳ级则继续流下去，液氧被分成多级蒸发，克服了由于板式单元高度增加造成温差下降的弊端，使主冷结构紧凑，如需排光液氧，则可通过各级排液管20a，20b、20c排出主冷外。

为了增加液氧在主冷筒壳内的横向流动能力，充分考虑了溢流管的设置，从而使液氧的混合较完善。液氧从上塔经溢流管1a，1b…降至第Ⅰ级低液位接液槽7a′，7b′…液氧被蒸发的同时被带至高液位的液氧槽7a，7b…，被第一次蒸发后的液氧在高液位的液氧槽7a，7b…中混合后，从各级的溢流腔22〔Ⅰ〕回流到低液位接液槽7a′，7b′，再次混合，然后经溢流管8a8b…降至第Ⅱ级的低液位接液槽9a′，9b′…，液氧被第二次蒸发的同时，被带到高液位的液氧槽9a，9b…中，经第三次混合后，从各自的溢流腔22〔Ⅱ〕中，回流到低液位接液槽9a′9b′…，经混合后，又降到第Ⅲ级…，如此使液氧不断的混合。

本实用新型为降低能耗，安全运行，降低了液氧蒸发时的压力，充分使液氧混合；防爆能力强，为减小设备的外型尺寸，充分提高了板式单元的有效换热面积，减小了冷凝蒸发器的高度。它没有无效的换热面积及无效体积，它没有复杂的多层式的主冷隔板结构和相应的各级升气管，因此金耗最省，重量最轻，是目前大型空分装置中冷凝蒸发器最完善的结构型式。