本實用新型涉及一種冷凝換熱器，尤其是涉及一種適用于富含揮發(fā)性有機(jī)氣體的分段式冷凝換熱器。
背景技術(shù)：
有機(jī)物在化工、醫(yī)藥生產(chǎn)中等行業(yè)中經(jīng)常被當(dāng)做溶劑，一部分有機(jī)溶劑在極低的溫度下就能揮發(fā)成氣體，隨著環(huán)保要求進(jìn)一步提高，對富含揮發(fā)性有機(jī)氣體也有了更嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)，對制備過程中所產(chǎn)生的的廢氣一般會先進(jìn)行冷凝處理，再進(jìn)行諸如催化氧化或是多級冷凝回收的凈化處理。而冷凝處理若能達(dá)到很好的效果，就能極大的減少后續(xù)處理量。
冷凝分離法是利用揮發(fā)性有機(jī)物沸點低的特性，在溫度降低后，沸點較高的揮發(fā)性有機(jī)物冷凝分離出來，該工藝的關(guān)鍵在于提供足夠的冷量使有機(jī)物冷凝。傳統(tǒng)的多臺換熱器存在的設(shè)備和管道不緊湊、系統(tǒng)阻力大等問題。
文獻(xiàn)CN 103028269 A中先借上游的冷凝器將大多數(shù)的水溶性揮發(fā)性有機(jī)物分離出來，再的下游設(shè)置灑水器利用灑水器對通過的廢氣氣流噴灑水霧，讓下游端的冷凝器凝結(jié)出更多的水滴吸收水溶性揮發(fā)性有機(jī)物。該法不適宜于有機(jī)物的重復(fù)利用。
CN 104390495 A中冷凝換熱器主要結(jié)構(gòu)包括冷凝器本體、管內(nèi)冷卻單元和過冷單元，主要是通過隔板將換熱管內(nèi)的蒸汽換熱隔在兩個筒體單元中各分為兩程，確保每一程蒸汽流速基本保持均勻。此種裝置的冷凝器并沒有凝液回收裝置，應(yīng)用不廣泛，尤其不適用與冷凝回收揮發(fā)性有機(jī)化合物。
CN 103822510 A中主要介紹了多殼程列管式換熱器，主要是通過密封隔板將換熱區(qū)的殼程分割成兩個以上的相互獨立的殼程換熱子區(qū)，獨立的殼程換熱子區(qū)設(shè)有獨立的殼程流體進(jìn)口和殼程流體出口。此種裝置設(shè)計對于設(shè)備降溫或升溫溫差不大時還適用，但是其密封隔板的簡單隔離，并不能減少大溫差殼程流體的熱交換能量損失，并且此種設(shè)備沒有凝液收集裝置，不適用與有凝液的氣體換熱。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本實用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種適用于富含揮發(fā)性有機(jī)氣體的分段式冷凝換熱器。
本實用新型的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：
一種適用于富含揮發(fā)性有機(jī)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(shè)有獨立的殼程流體入口和殼程流體出口，相鄰的兩筒體單元之間通過中間隔斷層密封連接，相鄰兩筒體單元之間的管束穿過隔斷層并接通。
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。連接管也可以采用同樣具有隔熱能力的高強(qiáng)度保溫材料制成，保溫面層可以是多層復(fù)合結(jié)構(gòu)。
所述的中間隔斷層與筒體單元一體式連接。
所述的筒體分為上部筒體單元和下部筒體單元兩段，其中，上部筒體單元的殼程流體的溫度低于下部筒體單元的殼程流體的溫度。
所述的上部筒體單元的殼程流體為常溫冷卻水，下部筒體單元的殼程流體為低溫冷凍水。
所述的下部筒體單元上設(shè)有膨脹節(jié)。
在所述的筒體的上方安裝有與管束接通的氣體入口，在筒體的底部還安裝有集液罐，集液罐的側(cè)部還設(shè)有氣體出口，底端設(shè)有冷凝液出口。
所述的集液罐內(nèi)設(shè)有遠(yuǎn)傳液位計，在冷凝液出口處還設(shè)有氣動閥，所述的遠(yuǎn)傳液位計與氣動閥均與自動控制系統(tǒng)連接。
所述的管束為直管結(jié)構(gòu)。
本實用新型通過將殼程分為上部筒體單元和下部筒體單元，兩個獨立的筒體單元分別與管程形成換熱分區(qū)冷卻單元和冷凝單元。上部筒體單元為可以為常溫冷卻換熱筒體單元，下部筒體單元為可以為低溫冷凝換熱筒體單元，也可以根據(jù)實際需要設(shè)置上部筒體和下部筒體的換熱溫差。這樣，要冷凝處理的氣體先經(jīng)過冷卻單元的常溫冷卻，部分氣體冷凝，并隨著不凝性的氣體進(jìn)入冷凝單元進(jìn)一步冷凝，這樣可以通過不凝性氣體推動使得凝液收集更快。下部筒體單元中殼程流體為低溫冷凍水，此段設(shè)有膨脹節(jié)，減少冷熱液體流動造成的對設(shè)備傷害同時能有效的降低揮發(fā)性有機(jī)物的溫度，達(dá)到很好的冷凝回收目的。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下優(yōu)點：
(1)通過多段殼程的設(shè)置，可以實現(xiàn)利用一臺換熱設(shè)備的空間和換熱面積達(dá)到串聯(lián)換熱設(shè)備的目的，有效節(jié)約設(shè)備成本，能減少設(shè)備與管線之間的連接，節(jié)約安裝成本，同時還能降低因多臺冷凝器連用導(dǎo)致的流體阻力，增大冷凝器的傳熱系數(shù)，提高換熱效率，能很好的提高揮發(fā)性有機(jī)物的冷凝回收。
(2)各段殼程之間的流體均有單獨的進(jìn)出口，提高了換熱設(shè)備的利用范圍，此種換熱設(shè)備可以根據(jù)不同的工藝需要改變換熱介質(zhì)的溫差，達(dá)到換熱效果。
(3)提高換熱設(shè)備的傳熱系數(shù)：本實用新型中間隔斷層是包含管束和保溫棉層，其中管束與上、下筒體單元的管束相連接，隔斷層與上下筒體是一體式的連接方式。中間隔斷層可以防止上、下筒體殼程內(nèi)不同冷流體的滲透以及相互之間的溫度影響，避免由于上、下筒體內(nèi)冷流體溫差過大產(chǎn)生會導(dǎo)致其中一種冷流體凍結(jié)的現(xiàn)象。中間隔斷層中的保溫面層能夠有效減少上、下筒體內(nèi)的冷流體之間的傳熱，減少冷流體的熱損失，有效利用冷流體的冷量，提高換熱效率。其下部筒體上設(shè)置的膨脹節(jié)能夠防止熱脹冷縮對于設(shè)備筒體材料的影響，提高設(shè)備的使用壽命和利用率。
附圖說明
圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中，1-氣體入口，2-氣體出口，3-冷凝液出口，4-管箱，5-中間隔斷層，6-上部筒體殼程，7-下部筒體殼程，8-上部殼程入口，9-上部殼程出口，10-下部殼程入口，11-下部殼程出口，12-膨脹節(jié)，13-上部筒體單元，14-下部筒體單元，15-集液罐。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。
實施例1
一種適用于富含揮發(fā)性有機(jī)氣體的分段式冷凝換熱器，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括供待冷凝氣體流動的呈直管結(jié)構(gòu)的管束以及包圍管束并供冷流體流動的筒體，筒體頂端安裝有管箱4，管箱4上設(shè)置氣體入口1，筒體的底端設(shè)置有集液罐15，集液罐15的側(cè)部還設(shè)有氣體出口2，底端設(shè)有冷凝液出口3，集液罐15內(nèi)設(shè)有遠(yuǎn)傳液位計，在冷凝液出口3處還設(shè)有氣動閥，遠(yuǎn)傳液位計與氣動閥均與自動控制系統(tǒng)連接。
筒體從上到下分為上部筒體單元13和下部筒體單元14兩段，上部筒體單元13的上部筒體殼程6內(nèi)走常溫冷卻水，下部筒體單元14的下部筒體殼程7走低溫冷凍水，下部筒體單元14上還設(shè)有膨脹節(jié)12，上部筒體單元13和下部筒體單元14上分別設(shè)有獨立的殼程流體進(jìn)出口：從上到下依次分布的上部殼程入口8、上部殼程出口9、下部殼程入口10和下部殼程出口11。
上部筒體單元13和下部筒體單元14之間通過中間隔斷層5密封連接，中間隔斷層5包括連接管和保溫面層，連接管穿過保溫面層，并接通相鄰兩筒體單元之間的管束，中間隔斷層5與筒體單元一體式連接。
上述的對實施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和使用實用新型。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應(yīng)用到其他實施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動。因此，本實用新型不限于上述實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本實用新型的揭示，不脫離本實用新型范疇所做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。