專利名稱：一種新型結構的低溫液態烴蒸發器的制作方法
技術領域：
本發明涉及低溫液態烴的加熱氣化領域，特別涉及一種新型結構低溫液態烴蒸發
O
背景技術：
烴類物質(如乙烯等)是石油化學工業最重要的基礎原料之一。自上世紀50年代起，一些石油化學工業技術先進的國家相繼發展烴類裂解技術，這大大促進了合成材料工業的發展。目前，利用烴類物質所生產的聚乙烯、聚丙烯、苯乙烯等通用型塑料已遍布日常生活的每個角落。隨著我國石化工業和國民經濟的持續發展，對烴類物質的需求量在持續增加，國產烴類物質已不能滿足生產的需要，因而需要大量進口。烴類物質的進口通常采用常壓低溫槽船的方式，將液態烴船運回國。例如，常壓下等重量的-104°C液態乙烯的體積約為常壓下氣態乙烯的1/490，可見液化后乙烯的體積大大減小，對乙烯的貯運較為有利。液態烴從船上接卸，在罐區儲存、加壓及氣化氣化后送出至其用戶使用。低溫的液態烴要轉變成常溫的氣體，必須要提供相應的熱量使其氣化，低溫液態烴蒸發器是專門進行低溫液態烴氣化的設備，其將輸入的低溫液態烴氣化為氣態烴輸出， 如果采用蒸汽或者熱水直接加熱的換熱器，由于低溫液態烴的溫度通常遠低于o°c，如果操作不當，容易出現蒸汽或熱水等加熱介質的凍結現象，進而引起設備損壞、可燃物料泄漏等嚴重后果，因此低溫液態烴蒸發氣通常設計為中間介質加熱的結構。現有技術采用兩臺串聯的管殼式換熱器，一個實現低溫液態烴的蒸發，另外一個實現蒸發后的低溫氣態烴加熱；或者采用兩臺外殼相連通的管殼式換熱器上下疊放布置 (如附圖1所示)，下側的換熱器實現中間加熱介質的蒸發，蒸發氣通過連通管到達上側的換熱器，上側的換熱器用蒸發后的中間加熱介質對低溫液態烴進行加熱，達到外輸要求的溫度后輸出蒸發器，送用戶使用，而中間加熱介質蒸汽被冷凝后從連通管中流到下側的換熱器中，形成循環。但是，兩種結構實際上都是設置了兩臺管殼式換熱器，存在需要增加輔助連接管線、設備尺寸加大、投資增加等技術缺陷，同時采用連通管或者連接管線，容易造成中間介質回流不暢或者不能及時回流等問題，從而引發蒸發器工作不穩定，氣化后的氣態烴溫度不穩定，不能持續滿足下游用戶連續用氣的要求。因此，如何設計新型結構的低溫液態烴蒸發器，即為本領域技術人員的研究方向所在。
發明內容
本發明的主要目的是提供一種新型結構低溫液態烴蒸發器，以解決上述現有技術中所存在的問題。為了達到上述目的，本發明公開一種新型結構的低溫液態烴蒸發器，其包括
一外殼，其具有上部、中部及下部，所述外殼中裝填有中間加熱介質；兩套U型管束，其分別設置于所述外殼的上部及下部，所述外殼的下部U型管束用來通過加熱介質，其具有一加熱蒸汽入口及一冷凝液出口，所述外殼的上部U型管束用來通過低溫液態烴，其具有一低溫液態烴入口及一氣態烴出口。較佳的實施方式中，所述上下部U型管束的抽出方向采用上下不同側。較佳的實施方式中，所述上下部U型管束的抽出方向采用同一側。較佳的實施方式中，所述的上側U型管束為多個U型換熱管組成，所示多個U型換熱管采用三角形排列結構。較佳的實施方式中，所述的低溫液態烴入口及所述的氣態烴出口之間采用隔板分開。較佳的實施方式中，所述加熱蒸汽入口與所述的冷凝液出口之間采用隔板分開。較佳的實施方式中，所述的外殼底部具有一組兩個支撐支座，其中一個支撐支座為固定結構，另一個為滑動結構。較佳的實施方式中，所述的外殼采用的材料為不銹鋼或者低溫碳鋼。較佳的實施方式中，所述的中間加熱介質為丁烷或者乙二醇水溶液。較佳的實施方式中，所述外殼的下部U型管束用來通過的加熱介質為蒸汽。本發明在運行過程中，蒸發器運行穩定，氣態乙烯輸出溫度穩定、殼側的中間加熱介質壓力不波動、液位恒定，沒有中間加熱介質損失，實際效果良好，達到了預期目的，同時實現低溫液態烴在同一臺設備中實現氣化和過熱，結構簡單、設備投資低、保證低溫液態烴完全氣化和過熱，滿足用戶要求。
圖1為本現有技術結構示意圖；圖2為本發明低溫液態烴蒸發器示意圖；圖3為本發明U型管束的抽出方向一實施例示意圖；圖4為本發明U型管束的抽出方向另一實施例示意圖；圖5為本發明低溫液態烴蒸發器一實施例示意圖；圖6為本發明低溫液態烴蒸發器另一實施例示意圖；圖7為本發明低溫液態烴蒸發器再一實施例示意圖；圖8A、8B分別為本發明低溫液態烴蒸發器上下U型管束管板示意圖。附圖標記說明1-外殼；21-上部U型管束；211-低溫液態烴入口 ；212-氣態烴出口 ；22-下部U型管束；221-介質入口 ；222-冷凝液出口 ；23-中間加熱介質；M、25_隔板； 26,27-支撐支座。
具體實施例方式以下結合附圖，對本發明上述的和另外的技術特征和優點作更詳細的說明。如圖2所示，為本發明低溫液態烴蒸發器示意圖；本發明公開一種低溫液態烴蒸發器，其包括一外殼1，其具有上部、中部及下部，所述外殼1內設有兩套U型管束21、22 ； 所述兩套U型管束21、22設置于所述外殼1的上部及下部，所述外殼1的下部U型管束22用來通過加熱介質，例如蒸汽，其具有一介質入口 221及一冷凝液出口 222，所述外殼的上部U型管束21用來通過低溫液態烴，并使其被加熱氣化，其具有一低溫液態烴入口 211及一氣態烴出口 212。所述的外殼1中裝填有中間加熱介質23，如丁烷或者乙二醇水溶液。由于上下部分的兩個管束21、22安裝在同一個外殼1中，因此中間介質的蒸發和冷凝自由通暢、效率高，完全可以在一臺設備中實現，并且非常可靠，所述的外殼1采用的材料為不銹鋼或者低溫碳鋼。如圖3、4所示，為本發明U型管束的抽出方向一實施例及另一實施例示意圖；本發明的上下部U型管束21、22的抽出方向采用上下不同側，上下不同側的方式可以是上部的 U型管束21可以從右側抽出，而下部的U型管束22則可以從左側抽出(參閱圖幻；也可以是上部的U型管束21可以從左側抽出，而下部的U型管束22則可以從右側抽出(參閱圖 4)。這樣可以有效避開U型管束在外殼上集中開口引起的應力問題，從而進一步縮小外殼的尺寸、降低設備投資。本發明的上下部U型管束21、22的抽出方向可采用同一側，即上下部U型管束21、 22的抽出側全部設置在一側即可，可以在左側，也可以在右側(圖未示)，依據設備現場的安裝地點而異；抽出方向設置在一側的實施例中，外殼1的另一側就是一個簡單的臥式圓柱形設備的封頭機構，與所提供的兩側抽出結構不一樣。這樣的方式有利于節省設備檢修的空間，適合氣化能力較小的低溫液態烴蒸發器。本發明的所述的上側U型管束可采用多個，多個U型管束采用三角形排列結構，即傳熱管之間排列的縱向截面為一個60度的等邊三角形。如圖5所示，為本發明低溫液態烴蒸發器一實施例示意圖；本發明的所述的低溫液態烴入口 211及所述的氣態烴出口 212之間采用隔板M分開。由于液態烴和氣態烴都是從U型管的一側進入的，所以中間必須要用隔板M分開，保證液態烴從U型管與管板相連的一側進入，并到達與管板相連的另一側的氣態烴出口，形成一個U型，并實現傳熱；如果沒有隔板，將造成液態烴直接進入氣態烴的出口，不能實現傳熱。如圖6所示，為本發明低溫液態烴蒸發器另一實施例示意圖；所述加熱蒸汽入口 221與所述的冷凝液出口 222之間也采用隔板25分開。由于加熱蒸汽和冷凝液出口都是從 U型管的一側進入的，所以中間必須要用隔板25分開，保證加熱蒸汽從U型管與管板相連的一側進入，并到達與管板相連的另一側的冷凝液出口出口，形成一個U型，并實現傳熱；如果沒有隔板，將造成液態烴直接進入氣態烴的出口，不能實現傳熱。如圖7所示，為本發明低溫液態烴蒸發器再一實施例示意圖；所述的外殼1底部具有一組兩個支撐支座沈、27，所述的支撐支座一個為固定結構，另一個為滑動結構。本發明中采用了一個的與地腳螺栓連接的開孔為圓形，連接后就形成了固定的結構；而另外一個的連接孔采用橢圓型開孔(沿著設備長度方向)，這樣設備溫度變化時，沿其長度方向收縮時，地腳螺栓就可以在此橢圓孔中移動，從而形成設備的一定移動量，避免設備變形導致的地腳螺栓損壞。如圖8A、8B所示，分別為本發明低溫液態烴蒸發器上下U型管束管板的示意圖；所述的上下U型管束開口的兩端與其上下管板焊接在一起，上部低溫液態烴U型管束與管板的排列方式為等邊三角形，下部的加熱蒸汽U型管束與其管板的排列方式為矩形；這種排列方式保證中間加熱介質之間充分接觸，形成良好的傳熱效果，確保外殼內底部的液態中間加熱介質及時蒸發上升，而外殼上部的氣態中間加熱介質與低溫液態烴換熱并及時被冷凝回流至外殼底部，形成循環，從而實現外殼下部U型內的蒸汽的熱量傳遞至外殼上部的U 型管束內的低溫液態烴，并使其氣化。本發明在使用時，加熱蒸汽由蒸發器下部的管束的上側進入，蒸汽通過U型管束流動，釋放熱量，將外殼中的中間介質氣化，蒸汽被冷凝成為凝液，并從管束的下部出口離開外殼，進入凝液收集系統；而被蒸汽加熱的中間介質從外殼的下部上升至上部，加熱氣化位于上部的管束中的低溫液態烴氣態，達到外輸溫度的要求后，離開外殼，進入氣態烴輸出系統，作為產品外輸；低溫液態烴從上部的U型管束的下側進入外殼，被加熱氣化后從U型管束的上部離開外殼；中間介質被低溫液態烴冷卻后形成凝液，并自行流向外殼下部，形成一個氣化和冷凝的循環，不斷重復上述過程，即可實現低溫液態烴的連續氣化，滿足下游用戶的要求。綜上所述，本發明在運行過程中，蒸發器運行穩定，氣態乙烯輸出溫度穩定、殼側的中間加熱介質壓力不波動、液位恒定，沒有中間加熱介質損失，實際效果良好，達到了預期目的，同時實現低溫液態烴在同一臺設備中實現氣化和過熱，結構簡單、設備投資低、保證低溫液態烴完全氣化和過熱，滿足用戶要求。以上說明對本發明而言只是說明性的，而非限制性的，本領域普通技術人員理解， 在不脫離以下所附權利要求所限定的精神和范圍的情況下，可做出許多修改，變化，或等效，但都將落入本發明的保護范圍內。
權利要求
1.一種新型結構的低溫液態烴蒸發器，其特征在于，其包括一外殼，其具有上部、中部及下部，所述外殼中裝填有中間加熱介質；兩套U型管束，其分別設置于所述外殼的上部及下部，所述外殼的下部U型管束用來通過加熱介質，其具有一加熱蒸汽入口及一冷凝液出口，所述外殼的上部U型管束用來通過低溫液態烴，其具有一低溫液態烴入口及一氣態烴出口。
2.根據權利要求1所述的新型結構的低溫液態烴蒸發器，其特征在于，所述上下部U型管束的抽出方向采用上下不同側。
3.根據權利要求1所述的新型結構的低溫液態烴蒸發器，其特征在于，所述上下部U型管束的抽出方向采用同一側。
4.根據權利要求1所述的新型結構的低溫液態烴蒸發器，其特征在于，所述的上側U型管束為多個U型換熱管組成，所示多個U型換熱管采用三角形排列結構。
5.根據權利要求1所述的新型結構的低溫液態烴蒸發器，其特征在于，所述的低溫液態烴入口及所述的氣態烴出口之間采用隔板分開。
6.根據權利要求1所述的新型結構的低溫液態烴蒸發器，其特征在于，所述加熱蒸汽入口與所述的冷凝液出口之間采用隔板分開。
7.根據權利要求1所述的新型結構的低溫液態烴蒸發器，其特征在于，所述的外殼底部具有一組兩個支撐支座，其中一個支撐支座為固定結構，另一個為滑動結構。
8.根據權利要求1所述的新型結構的低溫液態烴蒸發器，其特征在于，所述的外殼采用的材料為不銹鋼或者低溫碳鋼。
9.根據權利要求1所述的新型結構的低溫液態烴蒸發器，其特征在于，所述的中間加熱介質為丁烷或者乙二醇水溶液。
10.根據權利要求1所述的新型結構的低溫液態烴蒸發器，其特征在于，所述外殼的下部U型管束用來通過的加熱介質為蒸汽。
全文摘要
本發明公開一種新型結構的低溫液態烴蒸發器，其包括一外殼，其具有上部、中部及下部，所述外殼中裝填有中間加熱介質；兩套U型管束，其分別設置于所述外殼的上部及下部，所述外殼的下部U型管束用來通過加熱介質，其具有一加熱蒸汽入口及一冷凝液出口，所述外殼的上部U型管束用來通過低溫液態烴，其具有一低溫液態烴入口及一氣態烴出口。本發明可實現低溫液態烴在同一臺設備中實現氣化和過熱，結構簡單、設備投資低、保證低溫液態烴完全氣化和過熱，滿足用戶要求。
文檔編號F17C7/04GK102434778SQ20111039816
公開日2012年5月2日 申請日期2011年12月5日 優先權日2011年12月5日
發明者劉博 , 史慧娟, 周偉, 宋媛玲, 朱為明, 王紅, 白改玲, 謝昍, 趙敏 申請人:中國寰球工程公司