[發明專利]一種適用于非穩態揮發性有機氣體的分段式冷凝換熱器

在審

• 申請號: 201910473321.6
• 申請日: 2019-05-31
• 公開（公告）號: CN112013691A
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發明（設計）人: 蔡祥軍;李莉
• 申請（專利權）人: 上海立得催化劑有限公司
• 主分類號: F28B1/02
• 分類號: F28B1/02
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 劉燕武

本發明涉及一種適用于非穩態揮發性有機氣體的分段式冷凝換熱器，包括從上到下依次布置常溫冷卻換熱段、中間隔斷層、低溫冷凝換熱段，所述常溫冷卻換熱段和低溫冷凝換熱段的管程穿過所述中間隔斷層并相互接通，在低溫冷凝換熱段的底部還設有與其管程接通并帶有氣體出口和液體出口的集液罐，所述集液罐內還在氣體出口上端還設有向下傾斜的擋板。與現有技術相比，本發明可以在常壓及負壓工況下，使得氣態物料在設備內降溫、冷卻、冷凝路徑最短，處理效率高，功耗低等。

技術領域

本發明屬于冷凝換熱器技術領域，涉及一種適用于非穩態揮發性有機氣體的分段式冷凝換熱器。

背景技術

隨著經濟的快速發展，人類在大量消耗能源的同時，將大量廢氣、煙塵雜質排入環境大氣，嚴重影響了大氣環境的質量，環保立法也日益嚴格，有機溶劑作為化工、醫藥生產中等行業中常用物質，一部分有機溶劑在較低的溫度下揮發成氣體，對環境造成污染，需要對該部分氣體集中處理，目前發展的諸如催化氧化、焚燒等方法均偏向于尾氣末端治理，對于具有回收價值的有機溶劑，若能在過程中盡量充分回收，既能提高溶劑使用率，還能極大的減少下游的處理和后續末端處理量。

冷凝分離法是利用揮發性有機物與惰性氣體的沸點差異，在溫度降低后，沸點較高的揮發性有機物冷凝分離出來，該工藝的關鍵在于提供充分的熱交換使有機物冷凝，提，使用冷凝器進行冷凝可以通過提高換熱面積、延長停留時間等方法來提高換熱效率，傳統的多臺換熱器存在的設備和管道不緊湊、系統阻力大等問題。

CN101943527A中使用多殼程逆流增速型管殼式換熱器通過殼體內設置縱向逆流增速導流板將單殼程分為多殼程，該法有效增大了殼程流體流速，提高殼程換熱效率，但是針對有機氣體換熱，該設備無法達到液化有機物料回收的目的。

CN204337811U中一種塔頂冷凝器和回流罐的復合設備能減小設備體積，減少設備耗材，但是殼程單一的冷媒不利于部分沸點極低的有機氣體的充分回收。

CN105973020A公開了一種適用于富含揮發性有機氣體的分段式冷凝換熱器，包括供待冷凝氣體流動的管束以及包圍管束并供冷流體流動的筒體，該筒體從上到下分為多段筒體單元，每段筒體單元均設有獨立的殼程流體入口和，相鄰的兩筒體單元之間通過中間隔斷層密封連接，所述的中間隔斷層包括連接管和保溫面層，所述的連接管穿過保溫面層，并接通相鄰兩筒體單元之間的管束。該冷凝器管程聯通，所冷凝下來的液體直接回落到集液罐中，可能存在管程內傳熱不均的問題，同時集液罐內冷凝氣體易形成霧沫夾帶，將冷凝下來的液體挾帶出去，降低揮發性有機氣體的冷凝回收效果。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種適用于非穩態揮發性有機氣體的分段式冷凝換熱器。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種適用于非穩態揮發性有機氣體的分段式冷凝換熱器，包括從上到下依次布置常溫冷卻換熱段、中間隔斷及再分布層、低溫冷凝換熱段，所述常溫冷卻換熱段和低溫冷凝換熱段的管程穿過所述中間隔斷層并相互接通，在低溫冷凝換熱段的底部還設有與其管程接通并帶有氣體出口和液體出口的集液罐，所述集液罐內還在氣體出口上端還設有向下傾斜的擋板。

本發明為了避免集液罐內氣體到氣體出口時走最短途徑，集液罐的氣體出口上端安裝擋板，用于延長氣體在集液罐中的停留時間，輔助揮發性有機氣體回收，非穩態有機氣體通過分段式冷凝器大部分被冷凝收集，部分會被難凝性氣體(如氮氣)霧沫夾帶至氣體出口，該氣體在擋板處形成霧沫夾帶氣體二次冷凝的流體通道，同時該擋板下端設計為擋板狀，便于氣液分離。

進一步的，擋板與集液罐內側壁面之間圍繞形成在水平方向蓋住所述氣體出口且僅露出斜向下通口的氣體通道。

進一步的，擋板與集液罐壁面之間的夾角為30-60°。