專利名稱：苯乙烯急冷器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種苯乙烯急冷器，特別是關(guān)于一種用來冷卻熱氣體的急冷器，具體地說，涉及一種用于乙苯脫氫制苯乙烯的急冷器。
背景技術(shù)：
苯乙烯是重要的基本有機(jī)化工原料，主要作為生產(chǎn)合成塑料、合成橡膠和合成樹脂等的原料。急冷器是苯乙烯生產(chǎn)裝置的重要設(shè)備之一。從乙苯脫氫反應(yīng)器出來的脫氫氣經(jīng)過組合換熱器后溫度降至120℃，為防止聚合，在急冷器內(nèi)脫氫氣溫度被極迅速地降到露點(diǎn)溫度，跨過苯乙烯易聚合溫度區(qū)域。因此，急冷器的急冷效果不好將易引起苯乙烯聚合，堵塞管道，影響裝置的正常開車，同時(shí)造成脫氫氣的飽和溫度過高，增加其后主冷器及尾氣壓縮機(jī)的負(fù)荷。
目前苯乙烯工業(yè)裝置的急冷器采用的簡(jiǎn)單直線型分布器和液體通過分布短管或小孔霧化，普遍存在急冷效果欠佳、易堵塞等問題，影響后續(xù)工段的進(jìn)行。造成目前急冷器急冷效果不理想的主要原因是液體通過分布短管或小孔后霧化不好，影響了汽液的傳熱傳質(zhì)效果。同時(shí)急冷水來自油水分離器，其中含有少量的苯乙烯，高溫聚合使得分布器上短管或小孔堵塞。隨著苯乙烯生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，急冷器的直徑也隨之增大，直線型分布器上短管或小孔霧化效果差的弊端將愈加突出。因此開發(fā)設(shè)計(jì)新型抗堵塞的急冷設(shè)備是十分必要的。
中國專利CN1155650A中公開了一種急冷器，該急冷器包括一個(gè)圓筒形的殼套。該殼套通過一個(gè)氣體入口連接件與熱氣管連接，通過一個(gè)氣體出口連接件與冷氣管相連，該殼套還具有一個(gè)噴水裝置，套內(nèi)流動(dòng)所經(jīng)過的橫切面的充填柱安裝在噴水裝置的下游。該專利中由于急冷器同樣采用簡(jiǎn)單直線型分布器和液體通過分布短管霧化，因此急冷效果仍欠佳，且易發(fā)生堵塞等問題，影響汽液傳熱傳質(zhì)效果。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有技術(shù)的急冷器存在急冷效果欠佳，影響汽液傳熱傳質(zhì)效果的缺點(diǎn)，提供一種新的急冷器。該急冷器具有急冷效果好，汽液傳熱傳質(zhì)好的特點(diǎn)。
為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下一種苯乙烯急冷器，包括急冷器入口2、圓筒形殼體1和急冷器出口3，在圓筒形殼體1上連接有一個(gè)伸入圓筒形殼體內(nèi)的急冷液體霧化裝置，霧化裝置包括急冷液體進(jìn)口管4、急冷液體分布管5、霧化噴嘴6、圓弧型分布管保護(hù)擋板7、冷卻水噴出小孔8、定位槽9和分布器定位法蘭10，其中霧化噴嘴6位于急冷液體分布管5上朝向急冷器出口3一側(cè)，同一排兩個(gè)霧化噴嘴6中心線夾角α為0～60°；圓弧型分布管保護(hù)擋板7位于急冷液分布管5朝向急冷器入口2一側(cè)，與急冷液分布管5間保持1～100毫米的間隙，在急冷液分布管5面對(duì)圓弧型分布管保護(hù)擋板7一側(cè)開有冷卻水噴出小孔8；霧化裝置的兩端分別通過分布器定位槽9和分布器定位法蘭10固定在圓筒形殼體1上。
上述技術(shù)方案中，急冷液分布管上有1～20排噴嘴，優(yōu)選方案2～8排噴嘴；圓弧型分布管保護(hù)擋板7與急冷液分布管5間保持5～20毫米的間隙；冷卻水噴出小孔8有1～20個(gè)，優(yōu)選方案2～5個(gè)，噴出小孔的直徑為噴嘴直徑的1/4～1/8，冷卻水噴出小孔8均勻分布于急冷液分布管5上，朝向急冷器入口2一側(cè)。液體霧化裝置的操作壓力0.10～0.5MPa，急冷液體流量0.8～5.0米3/小時(shí)，霧化噴嘴的噴射角度為100～170°，噴射液體霧化粒度為200～380微米。
本實(shí)用新型提供的苯乙烯急冷器用于高溫氣體的冷卻，可防止急冷器堵塞，可以將120℃的脫氫氣降至72～68℃，徑向溫差小于5℃。抗堵塞苯乙烯急冷器由于在分布管的脫氫氣流動(dòng)方向設(shè)置圓弧型分布管保護(hù)擋板，并在液體分布管上開設(shè)冷卻水噴出小孔，使少量急冷水從小孔噴射到圓弧型分布管保護(hù)擋板上，降低液體分布管上游局部區(qū)域的溫度，使分布管內(nèi)的急冷水溫度低于苯乙烯的聚合溫度，從而避免了分布管內(nèi)急冷水中苯乙烯聚合堵塞分布短管和噴嘴，保證噴嘴的霧化效果。新型抗堵塞苯乙烯急冷器由一個(gè)高溫脫氫氣通過的圓筒殼體1，以及一個(gè)液體的霧化裝置構(gòu)成，見圖1。從組合換熱器來的120℃脫氫氣通過急冷器的進(jìn)口2，與來自急冷液體霧化裝置的急冷液體均勻接觸，降至72～68℃后，從出口3離開急冷器。新型高效急冷器中的急冷液體霧化裝置包括液體進(jìn)口管4，液體分布管5，液體霧化噴嘴6，圓弧型分布管保護(hù)擋板7，冷卻水噴出小孔8，分布器定位槽9和分布器定位法蘭10。
當(dāng)工藝條件和設(shè)備幾何參數(shù)一定時(shí)，傳熱傳質(zhì)性能取決于噴嘴的形式、噴嘴的布置及運(yùn)行參數(shù)。因此要保證急冷器內(nèi)汽液的傳熱傳質(zhì)效果，關(guān)鍵的技術(shù)是噴嘴和噴嘴的布置。針對(duì)急冷器的工作特點(diǎn)，要求噴嘴應(yīng)具有理想的霧化效果，噴嘴的布置均勻、位置對(duì)稱，急冷器要操作穩(wěn)定，不易堵塞，制造容易，安裝、檢修方便。
本實(shí)用新型的液體分布管5采用簡(jiǎn)單直線型分布器，盡量減少于熱氣體接觸的面積，見圖2。為保證分布器噴淋點(diǎn)的覆蓋區(qū)域，分布器上的噴嘴可按一定角度α并排或錯(cuò)排布置，見圖3和見圖4，α的值可根據(jù)試驗(yàn)或計(jì)算獲得，α＝0～60°。
本實(shí)用新型在分布管的脫氫氣流動(dòng)方向設(shè)置圓弧型分布管保護(hù)擋板，保護(hù)擋板到分布管距離不宜太大，否則降溫所需急冷水較多，影響從噴嘴噴出的水量。在液體分布管上開設(shè)冷卻水噴出小孔，使少量急冷水從小孔噴射到圓弧型分布管保護(hù)擋板上，降低分布管保護(hù)擋板到液體分布管局部區(qū)域的溫度。分布管上均勻開設(shè)小孔，小孔的直徑為噴嘴孔徑的1/4～1/8。


圖1為本實(shí)用新型抗堵塞苯乙烯急冷器結(jié)構(gòu)圖。
圖2為液體霧化裝置結(jié)構(gòu)圖。
圖3為液體霧化裝置分布器上噴嘴的排布方式(對(duì)排)。
圖4為液體霧化裝置分布器上噴嘴的排布方式(錯(cuò)排)。
在圖1、圖2、圖3、圖4中，1為苯乙烯急冷器圓筒殼體，2為急冷器進(jìn)口，3為出口，4為急冷液體進(jìn)口管，5為急冷液體分布管，6為急冷液體霧化噴嘴，7為圓弧型分布管保護(hù)擋板，8為冷卻水噴出小孔，9為分布器定位槽，10為分布器定位法蘭。D是急冷器筒體的直徑，L是急冷器筒體的長(zhǎng)度，1是圓弧型保護(hù)擋板與分布管的間距，d是冷卻水噴出小孔的直徑，α是同一排兩個(gè)霧化噴嘴中心線夾角。
下面通過實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的闡述。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例16萬噸/年的苯乙烯裝置，采用圖1所示的新型抗堵塞急冷器，它的筒體直徑D＝1000毫米，長(zhǎng)度L＝6000毫米，噴嘴5個(gè)，噴嘴的安裝的角度α＝0。，噴射角度為160°，液體霧化粒度為200微米，圓弧型保護(hù)擋板與分布管間距1＝10毫米，冷卻水噴出小孔2個(gè)，小孔直徑d＝0.5毫米，急冷液體流量1.2米3/小時(shí)，急冷液體進(jìn)口溫度45℃，急冷液體霧化裝置的操作壓力0.28MPa。通過實(shí)驗(yàn)和計(jì)算表明脫氫氣通過本新型高效急冷器，其溫度從120℃均勻降至68℃，符合苯乙烯工藝要求。
比較例1某苯乙烯裝置的的工藝條件和急冷器結(jié)構(gòu)參數(shù)均與實(shí)施例1相同，不同之處是急冷液體霧化裝置采用目前工業(yè)裝置使用的分布器和液體通過分布短管霧化，在裝置運(yùn)行一定時(shí)間后，急冷器堵塞。脫氫氣通過急冷器，其溫度從120℃均勻降至95℃，不能達(dá)到苯乙烯工藝要求。
實(shí)施例214萬噸/年的苯乙烯裝置，采用圖1所示的新型抗堵塞急冷器，它的筒體直徑D＝1600毫米，長(zhǎng)度L＝6000毫米，噴嘴10個(gè)，噴嘴的安裝的角度α＝60°，噴射角度為105°，液體霧化粒度為380微米，圓弧型保護(hù)擋板與分布管間距1＝15毫米，冷卻水噴出小孔4個(gè)，小孔直徑d＝0.8毫米，急冷液體流量2.5米3/小時(shí)，急冷液體進(jìn)口溫度45℃，急冷液體霧化裝置的操作壓力0.5MPa。通過實(shí)驗(yàn)和計(jì)算表明脫氫氣通過本新型高效急冷器，其溫度從120℃均勻降至69℃，符合苯乙烯工藝要求。
比較例2某苯乙烯裝置的的工藝條件和急冷器結(jié)構(gòu)參數(shù)均與實(shí)施例2相同，不同之處是急冷液體霧化裝置采用目前工業(yè)裝置使用的分布器和液體通過分布短管霧化，在裝置運(yùn)行一定時(shí)間后，急冷器堵塞。脫氫氣通過急冷器，其溫度從120℃均勻降至98℃，不能達(dá)到苯乙烯工藝要求。
實(shí)施例36萬噸/年的苯乙烯裝置，采用圖1所示的新型抗堵塞急冷器，它的筒體直徑D＝1000毫米，長(zhǎng)度L＝6000毫米，噴嘴4個(gè)，噴嘴的安裝的角度α＝45°，噴射角度為120°，液體霧化粒度為280微米，圓弧型保護(hù)擋板與分布管間距1＝8毫米，冷卻水噴出小孔2個(gè)，小孔直徑d＝0.5毫米，急冷液體流量1.2米3/小時(shí)，急冷液體進(jìn)口溫度45℃，急冷液體霧化裝置的操作壓力0.35MPa。通過實(shí)驗(yàn)和計(jì)算表明脫氫氣通過本新型高效急冷器，其溫度從120℃均勻降至68℃，符合苯乙烯工藝要求。
比較例3某苯乙烯裝置的的工藝條件和急冷器結(jié)構(gòu)參數(shù)均與實(shí)施例1相同，不同之處是急冷液體霧化裝置采用目前工業(yè)裝置使用的分布器和液體通過分布短管霧化，在裝置運(yùn)行一定時(shí)間后，急冷器堵塞。脫氫氣通過急冷器，其溫度從120℃均勻降至92℃，不能達(dá)到苯乙烯工藝要求。
權(quán)利要求1.一種苯乙烯急冷器，包括急冷器入口(2)、圓筒形殼體(1)和急冷器出口(3)，在圓筒形殼體(1)上連接有一個(gè)伸入圓筒形殼體內(nèi)的急冷液體霧化裝置，其特征在于霧化裝置包括急冷液體進(jìn)口管(4)、急冷液體分布管(5)、霧化噴嘴(6)、圓弧型分布管保護(hù)擋板(7)、冷卻水噴出小孔(8)、定位槽(9)和分布器定位法蘭(10)，其中霧化噴嘴(6)位于急冷液體分布管(5)上朝向急冷器出口(3)一側(cè)，同一排兩個(gè)霧化噴嘴(6)中心線夾角α為0～60°；圓弧型分布管保護(hù)擋板(7)位于急冷液分布管(5)朝向急冷器入口(2)一側(cè)，與急冷液分布管(5)間保持1～100毫米的間隙，在急冷液分布管(5)面對(duì)圓弧型分布管保護(hù)擋板(7)一側(cè)開有冷卻水噴出小孔(8)；霧化裝置的兩端分別通過分布器定位槽(9)和分布器定位法蘭(10)固定在圓筒形殼體(1)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述苯乙烯急冷器，其特征在于急冷液分布管(5)上有1～20排噴嘴。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的苯乙烯急冷器，其特征在于急冷液分布器(5)上有2～8排噴嘴。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的苯乙烯急冷器，其特征在于圓弧型分布管保護(hù)擋板(7)與急冷液分布管(5)間保持5～20毫米的間隙。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的苯乙烯急冷器，其特征在于冷卻水噴出小孔(8)有1～20個(gè)，噴出小孔的直徑為噴嘴直徑的1/4～1/8。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的苯乙烯急冷器，其特征在于冷卻水噴出小孔(8)有2～5個(gè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的苯乙烯急冷器，其特征在于冷卻水噴出小孔(8)均勻分布于急冷液分布管(5)上，朝向急冷器入口(2)一側(cè)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的苯乙烯急冷器，其特征在于液體霧化裝置的操作壓力0.10～0.5MPa，急冷液體流量0.8～5.0米3/小時(shí)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的苯乙烯急冷器，其特征在于霧化噴嘴的噴射角度為100～170°，噴射液體霧化粒度為200～380微米。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種苯乙烯急冷裝置，主要解決目前工業(yè)裝置中存在的苯乙烯急冷器孔道堵塞，急冷液體不能均勻分布，導(dǎo)致苯乙烯急冷器急冷效果不好的問題。本實(shí)用新型通過在急冷器液體分布管正面增設(shè)圓弧型擋板，并噴射一定量的液體降溫，使分布管內(nèi)液體保持在苯乙烯聚合溫度以下，較好地解決了急冷器因苯乙烯聚合引起的堵塞問題，可用于苯乙烯生產(chǎn)過程中脫氫氣的急冷工業(yè)生產(chǎn)中。
文檔編號(hào)C07C15/00GK2747222SQ20042010789
公開日2005年12月21日 申請(qǐng)日期2004年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月29日
發(fā)明者鐘思青, 邵百祥, 劉星, 劉國強(qiáng), 徐依菡 申請(qǐng)人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司上海石油化工研究院