CN107934987B - 一种除结晶自冲洗型氨冷凝冷却装置 - Google Patents
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Abstract
本发明一种除结晶自冲洗型氨冷凝冷却装置，包括若干个单元设备、备用泵、循环氨水管，单元设备之间的冷却水换热管路相互连通，单元设备的壳体之间相互连通，备用泵的进口连接最末端的单元设备，备用泵的出口通过循环氨水管连接上端第一个单元设备的喷洒管。本发明可以实现氨气冷凝成氨水状态，同时利用冷凝的氨水自冲洗换热管，除去附着在换热管上的铵盐结晶物，冷凝的氨水能够循环使用。本装置具有冷凝效率高、氨水自冲洗、循环利用、操作稳定、不需停工检修、安装调节方便等优点。
Description
技术领域
本发明涉及化工技术领域，尤其涉及一种除结晶自冲洗型氨冷凝冷却装置。
背景技术
在焦化行业中，荒煤气含有较多的气态杂质，其中氨气含量较多，同时还会含有硫化氢、氰化氢等杂质气体，在荒煤气净化操作过程时，要对荒煤气进行洗涤，洗涤后的废液中含有大量的氨气和铵盐溶液，在经过蒸氨分离后，氨蒸汽要进行有效的降温冷凝，获得高纯度的氨水。
发明内容
本发明的目的是提供一种除结晶自冲洗型氨冷凝冷却装置，可以实现氨气冷凝成氨水状态，同时利用冷凝的氨水自冲洗换热管，除去附着在换热管上的铵盐结晶物，冷凝的氨水能够循环使用。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种除结晶自冲洗型氨冷凝冷却装置，包括若干个单元设备、备用泵、循环氨水管，单元设备之间的冷却水换热管路相互连通，单元设备的壳体之间相互连通，备用泵的进口连接最末端的单元设备，备用泵的出口通过循环氨水管连接上端第一个单元设备的喷洒管。
所述的单元设备中，从第二个单元设备往下的若干个单元设备中都设置有液体分布盘。
所述的液体分布盘由四块侧板和底部分布板组合密闭围成，四块侧板高为20mm～200mm，底部分布板均匀设置若干个喷洒孔。
所述的单元设备中，从第三个单元设备往下的若干个单元设备中都设置有折流挡板。
所述的折流挡板设置有凹形缺口、供换热管穿过的圆孔、单侧弓形缺口。
所述的单元设备为4个，冷却水换热管路的外径尺寸自上而下依次减小，上端第一个单元设备的换热管外径尺寸为Φ57mm，换热管中心距为≥72mm～100mm；第二个单元设备的换热管外径尺寸为Φ38mm，换热管中心距为≥48mm～90mm；第三个单元设备的换热管外径尺寸为Φ25mm，换热管中心距为≥44mm～70mm；第四个单元设备的换热管外径尺寸为Φ19mm，换热管中心距为≥25mm～60mm。
所述喷洒管的下侧均匀对称布置若干个Φ2mm～Φ20mm的喷洒孔，喷洒管设置在最上端的单元设备的顶部。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
一种除结晶自冲洗型氨冷凝冷却装置，可以实现氨气冷凝成氨水状态，同时利用冷凝的氨水自冲洗换热管，除去附着在换热管上的铵盐结晶物，冷凝的氨水能够循环使用。本装置具有冷凝效率高、氨水自冲洗、循环利用、操作稳定、不需停工检修、安装调节方便等优点。
本发明利用冷凝氨水均匀分布后冲洗换热管，利用设备压力平衡原理，通过氨水浸没溶解结晶的铵盐；间歇性或连续性利用设备的动压势能，通过循环氨水冲洗结晶的铵盐，除去附着在换热管上的铵盐结晶，实现高效传递热效，获得合格的氨水产品。
附图说明
图1是本发明一种除结晶自冲洗型氨冷凝冷却装置的示意图。
图2是本发明中液流分布盘的示意图。
图3是本发明中折流挡板的示意图。
图中：1-氨气入口；2-管板；3-冷却水出口；4-管箱；5-上端第一个单元设备、6-分程隔板；7-第二个单元设备；8-第三个单元设备；9-第四个单元设备；10-冷却水入口；11-氨水出口；12-备用泵；13-循环氨水管、14-折流挡板、14-1单侧弓形缺口、14-2凹形缺口、14-3圆孔、15-液体分布盘、15-1侧板、15-2底部分布板、15-3喷洒孔、16-换热管、17-壳体、18-喷洒管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
见图1，一种除结晶自冲洗型氨冷凝冷却装置，包括若干个单元设备、备用泵12、循环氨水管13，单元设备之间的冷却水换热管路相互连通，单元设备的壳体17之间相互连通，备用泵12的进口连接最末端的单元设备，备用泵12的出口通过循环氨水管13连接上端第一个单元设备5的喷洒管18。
所述的单元设备中，从第二个单元设备7往下的若干个单元设备中都设置有液体分布盘15。
见图2，所述的液体分布盘15由四块侧板15-1和底部分布板15-2组合密闭围成，四块侧板15-1高为20mm～200mm，底部分布板15-2均匀设置若干个Φ1mm～Φ20mm的喷洒孔15-3。喷洒孔15-3的间距范围为100mm～600mm。
所述的单元设备中，从第三个单元设备8往下的若干个单元设备中都设置有折流挡板14。
见图3，所述的折流挡板14设置有凹形缺口14-2、供换热管穿过的圆孔14-3、单侧弓形缺口14-1。凹形缺口14-2为液体分布盘15提供穿过通道，单侧弓形缺口14-1用于氨气和氨水混合物的折流通过。
所述的单元设备为4个，冷却水换热管路的外径尺寸自上而下依次减小，换热管16的布置方式为穿过管板2与分程隔板6两侧的管箱4连通。上端第一个单元设备4的换热管16外径尺寸为Φ57mm，换热管16中心距为≥72mm～100mm；第二个单元设备7的换热管16外径尺寸为Φ38mm，换热管16中心距为≥48mm～90mm；第三个单元设备8的换热管16外径尺寸为Φ25mm，换热管16中心距为≥44mm～70mm；第四个单元设备9的换热管16外径尺寸为Φ19mm，换热管16中心距为≥25mm～60mm。
所述喷洒管18的下侧均匀对称布置若干个Φ2mm～Φ20mm的喷洒孔，喷洒管设置在最上端的单元设备的顶部。
本发明包括四个单元设备、备用泵12和循环氨水管13；其中四个单元设备均包括管箱4、换热管16、分程隔板6、壳体17和进出口接管，换热管16设置在壳体17内，在壳体17的一端设置有管箱4，换热管16的一端伸出在管箱4中，分程隔板6将管箱4分为两个部分，四个单元设备的管箱4通过进出口接管相互连通，在第四个单元设备9的管箱4底部设有冷却水入口10，在上端第一个单元设备5的管箱4的上端设有冷却水出口3。
上端第一个单元设备5的上端设有氨气入口1，最下端的单元设备的下端设有氨水出口11。
上端第一个单元设备5内部设置喷洒管18，第二个单元设备7的内部设置液体分布盘15，第三、四单元设备(8、9)内部设置折流挡板14和液体分布盘15。氨气自上而下依次流过上端第一个单元设备5、第二个单元设备7、第三个单元设备8和第四个单元设备9的壳程，冷凝后的氨气变成氨水自氨水出口11排出；冷却水自下而上依次流过第四个单元设备9、第三个单元设备8、第二个单元设备7和上端第一个单元设备5的管箱4和换热管16内部，由冷却水出口3流出。本装置为逆流换热和错流换热的复合传热流程。
循环氨水管13下端与第四个单元设备9的壳体17底部连通，循环氨水管13上端与上端第一个单元设备5壳体17上部的喷洒管18连通，循环氨水在循环氨水管13内通过备用泵12加压输送，实现将第四个单元设备9的氨水循环输送至上端第一个单元设备5的喷洒管18喷洒而出，喷洒后的循环氨水自上而下冲洗各个单元的换热管16外壁。
本发明提供的一种除结晶自冲洗型氨冷凝冷却装置，工作过程为：接近饱和氨蒸汽由氨气入口1进入氨冷凝冷却装置的上端第一个单元设备5的壳体17内，均匀流动穿过喷洒管18和上端第一个单元设备5的壳程换热管，喷洒管18可间歇或连续喷洒温度低的循环氨水，上端第一个单元设备5的换热管16内部有冷却水均匀流动，因此，氨蒸汽在循环氨水和换热管16的冷却作用下，部分迅速冷凝析出氨水，与循环氨水汇聚，在换热管16外壁逐层滴到下层的换热管16，自冲洗上端第一个单元设备5内的设备部件。汇聚后的氨水继续向下流向第二个单元设备7的壳体17进口，第二个单元设备7壳体17顶部设置液体分布盘15，用于均匀分布从上端第一个单元设备5流下来的氨水，分布后的氨水继续滴向第二个单元设备7壳体17内部的换热管16，由于第二个单元设备7的换热管16内部流动冷却水的冷却作用，上端第一个单元设备5输运过来的物料为氨气与氨水的混合物中部分开始冷凝，氨气凝结较慢，附着在换热管16上液滴容易形成高浓度的铵盐，进而产生结晶，经液体分布盘15分布后流动下来的液体冲刷第二个单元设备7壳体17内的换热管16，自冲洗第二个单元设备7内的设备部件。第二个单元设备7内的氨水和未冷凝的氨气经过氨水出口管收集后继续流向第三个单元设备8的进口管，经过第三个单元设备8壳体17内的液体分布盘15再次均匀分布氨水，同时在换热管16的冷却作用下，实现氨气的进一步冷凝，由于气体冷凝成为液体后体积减小，第三个单元设备8壳体17内设置折流挡板14，用于提高穿过换热管16外侧未冷凝氨气的流速，强化传热，同时折流挡板14设置有液体分布盘15的穿过通道——凹形缺口14-2、换热管16的穿过圆孔14-3和折流用的弓形缺口14-1，用于实现第三个单元设备8壳体17内的氨气冷凝，由于折流挡板14的折流作用，第三个单元设备8为一个中间进口流入，两侧出口流出，流向下部第四个单元设备9氨气入口，在第四个单元设备9壳体17内，氨水在液体分布盘15作用下均匀分布，自冲洗换热管16外壁的结晶物，氨气在换热管16的冷凝作用下凝结液体，折流挡板14强化氨气流动，提高传热效果，最终实现氨气的冷凝冷却过程，获得合格的氨水产品。
本发明的所使用到的冷却水介质，自下部第四个单元设备9的冷却水入口10进入装置，逆流向上流动，依次经过第四个单元设备9管箱4下程、第四个单元设备9换热管16、第四个单元设备9管箱4上程、第三个单元设备8管箱4下程、第三个单元设备8换热管16、第三个单元设备8管箱4上程、第二个单元设备7管箱4下程、第二个单元设备7换热管16、第二个单元设备7管箱4上程、上端第一个单元设备5管箱4下程、上端第一个单元设备5换热管16和上端第一个单元设备5管箱4上程，由冷却水出口3排出，实现对氨气的逆流冷凝冷却。同时，由于氨气在冷凝过程中存在气相变成液相的相态变化，体积减小，因此使用尺寸逐渐变小的换热管和管间距，用于强化传热提升装置性能。
为提高设备性能，本发明可关闭氨水出口11的氨水排放，四个单元设备的壳体17内的氨气持续冷凝，氨水在四个单元设备的壳体17内由下向上液面逐渐升高，附着结晶的换热管16完成浸没在氨水内，溶解除去结晶的铵盐，实现装置的自冲洗，冲洗过后，氨水由出口排出。本装置还可以间歇性或连续性利用备用泵12将第四个单元设备9的氨水经循环氨水管13，输送至上端第一个单元设备5的喷洒管18内进行氨水喷洒冲洗，强化自冲洗除结晶效果。
上面所述仅是本发明的基本原理，并非对本发明作任何限制，凡是依据本发明对其进行等同变化修饰和对其形状进行修改，均在本专利技术保护方案的范畴之内。
Claims (5)
1.一种除结晶自冲洗型氨冷凝冷却装置，其特征在于，包括若干个单元设备、备用泵、循环氨水管，单元设备之间的冷却水换热管路相互连通，单元设备的壳体之间相互连通，备用泵的进口连接最末端的单元设备，备用泵的出口通过循环氨水管连接最上端的单元设备的喷洒管；
所述的单元设备中，从第二个单元设备往下的若干个单元设备中都设置有液体分布盘；
从第三个单元设备往下的若干个单元设备中都设置有折流挡板；
所述的单元设备为4个，冷却水换热管路的外径尺寸自上而下依次减小；
除结晶自冲洗型氨冷凝冷却装置的自冲洗方法是：关闭氨水出口的氨水排放，四个单元设备的壳体内的氨气持续冷凝，氨水在四个单元设备的壳体内由下向上液面逐渐升高，附着结晶的换热管完成浸没在氨水内，溶解除去结晶的铵盐，实现装置的自冲洗，冲洗过后，氨水由出口排出；
间歇性或连续性利用备用泵将第四个单元设备的氨水经循环氨水管，输送至上端第一个单元设备的喷洒管内进行氨水喷洒冲洗，强化自冲洗除结晶效果；
四个单元设备均包括管箱、换热管、分程隔板、壳体和进出口接管，换热管设置在壳体内，在壳体的一端设置有管箱，换热管的一端伸出在管箱中，分程隔板将管箱分为两个部分，四个单元设备的管箱通过进出口接管相互连通，在第四个单元设备的管箱底部设有冷却水入口，在上端第一个单元设备的管箱的上端设有冷却水出口；
上端第一个单元设备的上端设有氨气入口，最下端的单元设备的下端设有氨水出口。
2.根据权利要求1所述的一种除结晶自冲洗型氨冷凝冷却装置，其特征在于，所述的液体分布盘由四块侧板和底部分布板组合密闭围成，四块侧板高为20mm～200mm，底部分布板均匀设置若干个喷洒孔。
3.根据权利要求1所述的一种除结晶自冲洗型氨冷凝冷却装置，其特征在于，所述的折流挡板设置有凹形缺口、供换热管穿过的圆孔、单侧弓形缺口。
4.根据权利要求1所述的一种除结晶自冲洗型氨冷凝冷却装置，其特征在于，上端第一个单元设备的换热管外径尺寸为Φ57mm，换热管中心距为≥72mm～100mm；第二个单元设备的换热管外径尺寸为Φ38mm，换热管中心距为≥48mm～90mm；第三个单元设备的换热管外径尺寸为Φ25mm，换热管中心距为≥44mm～70mm；第四个单元设备的换热管外径尺寸为Φ19mm，换热管中心距为≥25mm～60mm。
5.根据权利要求1所述的一种除结晶自冲洗型氨冷凝冷却装置，其特征在于，所述喷洒管的下侧均匀对称布置若干个Φ2mm～Φ20mm的喷洒孔，喷洒管设置在最上端的单元设备的顶部。
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