一種高通量管丙烯精餾塔塔底重沸器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及丙烯精餾塔塔底重沸器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高通量管丙烯精餾塔塔底重沸器。
【背景技術(shù)】
[0002]丙烯是以礦物燃料一一石油、天然氣和煤作為原料進(jìn)行生產(chǎn)的，是煉油和天然氣處理的副產(chǎn)物。它是三大合成材料的基本原料，主要用于生產(chǎn)丙烯腈、異丙烯、丙酮和環(huán)氧丙烷等。丙烯一般以聯(lián)產(chǎn)或副產(chǎn)得到。目前全球大約由70%的丙烯來(lái)自于蒸汽裂解乙烯的聯(lián)產(chǎn)，28%來(lái)自煉油廠的副產(chǎn)，現(xiàn)在丙烷脫氫技術(shù)已成為第三位的丙烯來(lái)源。
[0003]不論采用何種工藝制取丙烯，丙烯精餾塔作為生產(chǎn)提純丙烯的主要裝置之一都是不可缺少的。丙烯精餾塔再沸器是丙烯精餾塔的重要附屬設(shè)備，一般分布在精餾塔底或側(cè)線，其作用是使塔底部分液體汽化返回塔內(nèi)作氣相回流，使塔內(nèi)氣液兩相間的接觸傳質(zhì)得以進(jìn)行，同時(shí)提供蒸餾過(guò)程所需的熱量，它是丙烯精餾塔正常高效運(yùn)行的保證。
[0004]在國(guó)家經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)調(diào)整升級(jí)的政策指引下，石油化工行業(yè)的高新化越來(lái)越快，各種高效節(jié)能裝置設(shè)備的應(yīng)用越來(lái)越多。普通的丙烯精餾塔塔底重沸器已經(jīng)不能滿足高效節(jié)能的要求了。在針對(duì)重沸器換熱能力的各種強(qiáng)化措施中，通常都會(huì)選擇成為控制熱阻的一側(cè)進(jìn)行強(qiáng)化，這樣強(qiáng)化的效率就會(huì)大大增加。
[0005]對(duì)于重沸器而言，需要對(duì)其沸騰側(cè)來(lái)強(qiáng)化其換熱能力，但眾多的強(qiáng)化型換熱管，大多為中空的管體，其管體的外壁和內(nèi)壁均為光滑面，存在著強(qiáng)化程度低、流體阻力大、加工困難以及機(jī)械性能、抗腐蝕性能不夠等問(wèn)題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型的目的在于提出一種高通量管丙烯精餾塔塔底重沸器，能夠使得系統(tǒng)具有較高的安全性、穩(wěn)定性及可靠性。
[0007]為達(dá)此目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案:
[0008]一種高通量管丙烯精餾塔塔底重沸器，包括:中空管體，所述中空管體的外部設(shè)置有起泡體。
[0009]其中，所述起泡體包括多孔層基體，所述多孔層基體上部連接有多孔層。
[0010]其中，所述多孔層中隨機(jī)分布有多個(gè)用于產(chǎn)生氣泡的孔穴。
[0011]其中，所述起泡體通過(guò)燒結(jié)固定連接在中空管體上。
[0012]其中，所述起泡體由多孔材料制成。
[0013]其中，所述中空管體的內(nèi)部還分布有用于將中空管體內(nèi)的流體產(chǎn)生湍流的湍流層O
[0014]其中，所述湍流層為螺旋結(jié)構(gòu)，所述螺旋結(jié)構(gòu)均勻分布在中空管體的內(nèi)表面。
[0015]其中，所述湍流層為間隔分布的環(huán)狀體，所述多個(gè)間隔分布的環(huán)狀體均勻分布在中空管體的內(nèi)表面。
[0016]其中，所述湍流層為不均勻分布的多個(gè)凸起，所述多個(gè)凸起整體分布在中空管體的內(nèi)表面。
[0017]本實(shí)用新型的有益效果是:多孔層的結(jié)構(gòu)提供了大量的穩(wěn)定汽化核心使得液體在很低的過(guò)熱度下就可以達(dá)到沸騰狀態(tài)，并且可以穩(wěn)定持續(xù)地產(chǎn)生氣泡；湍流層的設(shè)置，使得中空管體內(nèi)流經(jīng)的液體由層流狀態(tài)改為湍流狀態(tài)，減薄層流底層，提高中空管體的傳熱系數(shù)，減小了換熱面積和設(shè)備直徑。阻垢能力強(qiáng)。沸騰在小溫差下就可以進(jìn)行，這樣就使得生產(chǎn)的能耗降低，減少了石化能源的使用，污染排放少。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1是大容器沸騰的表面沸騰曲線；
[0019]圖2是換熱曲線圖；
[0020]圖3本實(shí)用新型【具體實(shí)施方式】提供的高通量管丙烯精餾塔塔底重沸器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖4本實(shí)用新型【具體實(shí)施方式】提供的環(huán)狀體的結(jié)構(gòu)示意圖
[0022]圖5本實(shí)用新型【具體實(shí)施方式】提供的凸起的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖6本實(shí)用新型【具體實(shí)施方式】多孔層的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖中:
[0025]1、中空管體；2、起泡體；3、凸起；4、多孔層基體；5、多孔層；6、孔穴；7、氣泡；8、液體；9、螺旋結(jié)構(gòu)；10、環(huán)狀體；A、管長(zhǎng)；B、預(yù)熱區(qū)；C、沸騰區(qū)；D、飽和蒸汽。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖并通過(guò)【具體實(shí)施方式】來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案。
[0027]沸騰傳熱是一個(gè)很復(fù)雜的過(guò)程，涉及到多個(gè)領(lǐng)域，至今為止也沒(méi)有得出一個(gè)確切的結(jié)論。大容器沸騰的表面沸騰曲線，如圖1所示:從起始沸騰點(diǎn)開(kāi)始，加熱面上的某些點(diǎn)汽化核心開(kāi)始產(chǎn)生氣泡，然后隨著Δ t的增加汽化核心進(jìn)一步增多，產(chǎn)生的氣泡劇烈擾動(dòng)。這段區(qū)間內(nèi)換熱系數(shù)和熱流密度急劇增大，稱為核狀沸騰區(qū)域。
[0028]之后換熱狀況出現(xiàn)了拐點(diǎn)，隨著At的進(jìn)一步增加熱流密度反而越來(lái)越低，這是由于換熱面上蒸汽的排出過(guò)程出現(xiàn)了惡化，這是一段不穩(wěn)定的過(guò)程。之后隨著汽量的增加換熱表面上形成穩(wěn)定的汽膜，此時(shí)由對(duì)流傳熱改為了輻射傳熱，由于換熱過(guò)程必須要經(jīng)過(guò)熱阻較大的汽膜，因此換熱系數(shù)大大降低。對(duì)于依靠控制熱流密度來(lái)改變加熱工況的設(shè)備，一旦超過(guò)換熱臨界狀態(tài)將直接跳至穩(wěn)定膜態(tài)沸騰線，At將猛增至1000°C，出現(xiàn)燒毀現(xiàn)象，因此必須要嚴(yán)格控制其換熱狀況。
[0029]管內(nèi)強(qiáng)制對(duì)流沸騰的換熱原理大致相同，如圖2所示換熱曲線圖，其中A為管長(zhǎng)，管體上分為:預(yù)熱區(qū)B、沸騰區(qū)C和飽和蒸汽區(qū)D，沸騰曲線都存在著一個(gè)臨界值，這個(gè)值決定著沸騰的最大傳熱系數(shù)，并且核狀的沸騰區(qū)B是沸騰傳熱的最好區(qū)域，此時(shí)沸騰傳熱的換熱效率最大。
[0030]為此本申請(qǐng)改進(jìn)了現(xiàn)有的高通量管來(lái)增強(qiáng)換熱器的沸騰傳熱。如圖3-6所示，提供了一種高通量管丙烯精餾塔塔底重沸器，包括:中空管體1，所述中空管體I的外部設(shè)置有起泡體2。所述氣泡體2為蜂窩狀或者多孔狀結(jié)構(gòu)，其主要用于將熱阻較大的氣膜打破，在沸騰液面形成細(xì)密的小氣泡，加快沸騰傳熱。
[0031]進(jìn)一步的，所述起泡體2包括多孔層基體4，所述多孔層基體4上部連接有多孔層
5。所述多孔層5中隨機(jī)分布有多個(gè)用于產(chǎn)生氣泡7的孔穴6。所述氣泡體2在實(shí)施時(shí)安裝在液體5內(nèi)靠近液面的位置，液體5在和多個(gè)孔穴6接觸時(shí)，極易包裹孔穴6內(nèi)的氣體，形成氣泡。
[0032]所述起泡體2通過(guò)燒結(jié)固定連接在中空管體I上。具體的，所述起泡體2由多孔材料制成。
[0033]作為本技術(shù)方案的優(yōu)選方案之一，所述中空管體I的內(nèi)部還分布有用于將中空管體I內(nèi)的流體產(chǎn)生湍流的湍流層。所述湍流層主要用于將中空管體I內(nèi)流經(jīng)的液體由層流狀態(tài)改為湍流狀態(tài)，提高中空管體I的傳熱系數(shù)，減小了換熱面積和設(shè)備直徑。
[0034]為了達(dá)到中空管體I內(nèi)液體出現(xiàn)湍流狀態(tài)，就需要在中空管體I的內(nèi)部增設(shè)改變液體流動(dòng)狀態(tài)的結(jié)構(gòu)。優(yōu)選的，所述湍流層為螺旋結(jié)構(gòu)9，所述螺旋結(jié)構(gòu)9均勻分布在中空管體I的內(nèi)表面。中空管體I內(nèi)的液體在流動(dòng)時(shí)，收到螺旋結(jié)構(gòu)9的干擾，成為湍流狀態(tài)。
[0035]或者，所述湍流層為間隔分布的環(huán)狀體10，所述多個(gè)間隔分布的環(huán)狀體10均勻分布在中空管體I的內(nèi)表面。又或者，所述湍流層為不均勻分布的多個(gè)凸起3，所述多個(gè)凸起3整體分布在中空管體I的內(nèi)表面。
[0036]綜上所述，高通量管強(qiáng)化沸騰傳熱的原理如下:中空管體的表面燒結(jié)了一層多孔介質(zhì)，這層多孔介質(zhì)的存在提供了大量的穩(wěn)定汽化核心使得液體在很低的過(guò)熱度下就可以達(dá)到沸騰狀態(tài)，并且可以穩(wěn)定持續(xù)地產(chǎn)生氣泡，同時(shí)高通量管也提高了沸騰的臨界熱通量，解決了傳統(tǒng)的光管外表面由于缺少汽化核心致使其必須要達(dá)到很大的過(guò)熱度才能產(chǎn)生氣泡進(jìn)而達(dá)到沸騰狀態(tài)。實(shí)驗(yàn)表明所述高通量管丙烯精餾塔塔底重沸器的傳熱系數(shù)相比光管提高了 -10倍，臨界熱通量也有較大的提高。
[0037]以上結(jié)合具體實(shí)施例描述了本實(shí)用新型的技術(shù)原理。這些描述只是為了解釋本實(shí)用新型的原理，而不能以任何方式解釋為對(duì)本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限制?；诖颂幍慕忉?，本領(lǐng)域的技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性的勞動(dòng)即可聯(lián)想到本實(shí)用新型的其它【具體實(shí)施方式】，這些方式都將落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高通量管丙烯精餾塔塔底重沸器，其特征在于，包括:中空管體(I)，所述中空管體(I)的外部設(shè)置有起泡體(2); 所述起泡體(2)包括多孔層基體(4)和連接在所述多孔層基體(4)上用于促使液體起泡的多孔層(5); 所述多孔層(5)中隨機(jī)分布有多個(gè)用于產(chǎn)生氣泡(7)的孔穴(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高通量管丙烯精餾塔塔底重沸器，其特征在于，所述起泡體(2)通過(guò)燒結(jié)固定連接在中空管體(I)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高通量管丙烯精餾塔塔底重沸器，其特征在于，所述起泡體(2)由多孔材料制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高通量管丙烯精餾塔塔底重沸器，其特征在于，所述中空管體(I)的內(nèi)部還分布有用于將中空管體(I)內(nèi)的流體產(chǎn)生湍流的湍流層。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高通量管丙烯精餾塔塔底重沸器，其特征在于，所述湍流層為螺旋結(jié)構(gòu)(9)，所述螺旋結(jié)構(gòu)(9)均勻分布在中空管體(I)的內(nèi)表面。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高通量管丙烯精餾塔塔底重沸器，其特征在于，所述湍流層為間隔分布的環(huán)狀體(10)，所述多個(gè)間隔分布的環(huán)狀體(10)均勻分布在中空管體(I)的內(nèi)表面。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高通量管丙烯精餾塔塔底重沸器，其特征在于，所述湍流層為不均勻分布的多個(gè)凸起(3)，所述多個(gè)凸起(3)整體分布在中空管體(I)的內(nèi)表面。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及丙烯精餾塔塔底重沸器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高通量管丙烯精餾塔塔底重沸器。一種高通量管丙烯精餾塔塔底重沸器，包括：中空管體，所述中空管體的外部設(shè)置有起泡體。所述起泡體包括多孔層基體，所述多孔層基體上部連接有多孔層。其中，所述多孔層中隨機(jī)分布有多個(gè)用于產(chǎn)生氣泡的孔穴。多孔層的結(jié)構(gòu)提供了大量的穩(wěn)定汽化核心使得液體在很低的過(guò)熱度下就可以達(dá)到沸騰狀態(tài)，并且可以穩(wěn)定持續(xù)地產(chǎn)生氣泡；湍流層的設(shè)置，使得中空管體內(nèi)流經(jīng)的液體由層流狀態(tài)改為湍流狀態(tài)，減薄層流底層，提高中空管體的傳熱系數(shù)，減小了換熱面積和設(shè)備直徑，阻垢能力強(qiáng)。
【IPC分類】B01B1-00, B01D3-32, C07C11-06, C07C7-04
【公開(kāi)號(hào)】CN204319818
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420535299
【發(fā)明人】韓軍, 邢東軍, 王飛, 李鷺, 孫文浩
【申請(qǐng)人】北京廣廈環(huán)能科技有限公司
【公開(kāi)日】2015年5月13日
【申請(qǐng)日】2014年9月17日