一种用于醋酸生产的热能回收换热器的制作方法

1.本实用新型属于醋酸装置冷却领域，尤其涉及一种用于醋酸生产的热能回收换热器。


背景技术：

2.醋酸是一种环境友好的有机酸，是重要的化学中间体和化学反应溶剂，由其可以衍生出几百种下游产品，如醋酸乙烯单体、醋酸纤维、醋酐、醋酸酯、氯乙酸、对苯二甲酸、聚乙烯醇、以及金属醋酸盐等，被广泛的应用于医药、合成纤维、轻工、纺织、皮革、农药、炸药、橡胶、金属加工、食品以及精细有机化学品的合成等多种工业领域，是近几年世界上发展较快的一种重要的基础有机酸化工原料。甲醇低压羰基化法因其生产率高、产品质量好，成为醋酸生产的主流技术，占全球醋酸产量的70％以上。在醋酸生产过程中粗醋酸精馏是一个必不可少的过程，在此过程中醋酸被多次加热汽化、冷却液化，需要大量的循环水进行冷却换热，换热介质单一，且吸热后的循环水需要降温后才能再次使用，造成热量的浪费。


技术实现要素：

3.为了解决现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种用于醋酸生产的热能回收换热器，解决了现有换热介质单一且循环水中热量浪费的问题。
4.本实用新型提供了一种用于醋酸生产的热能回收换热器，包括管箱、壳体、管板、换热管、第一隔板；所述管板位于管箱和壳体之间，所述管箱为管箱区域，所述壳体为换热区域；所述壳体上设有物料入口和物料出口；所述换热管为u型管，所述换热管的两端与所述管板相连；
5.所述管箱内还设有十字隔板；所述十字隔板将所述管箱平均分成四个相互独立的通道，两个相邻的所述通道所在的所述管箱上设有热水出口和循环水出口，另两个相邻的所述通道所在的所述管箱上设有热水进口和循环水进口；所述u型管的两端分别与所述热水出口和所述热水进口连通，或者所述u型管的两端分别与所述循环水出口和所述循环水进口连通；
6.所述第一隔板的设置方式为水平设置或者竖直设置，且与所述十字隔板的一边在同一平面。
7.进一步地，所述第一隔板一端焊接在所述管板一侧，另一端延伸至所述u型管的弯头处，将所述壳体分隔成两个换热壳体；所述第一隔板与所述u型管平行设置。
8.进一步地，所述u型管的数量有多根。
9.进一步地，所述热水出口和所述循环水出口位于管箱的上端，所述热水进口和所述循环水进口位于管箱的下端；或者所述热水进口和所述热水出口位于管箱的上端，所述循环水进口和所述循环水出口位于管箱的下端。
10.进一步地，所述循环水出口位于管箱的下端时，所述循环水出口水平设置。
11.进一步地，所述壳体内部设有数个折流板，所述折流板与所述第一隔板垂直设置。
12.进一步地，所述换热区域的壳体底部设有排净口；所述壳体底部外侧设有底座。
13.进一步地，所述物料入口位于所述壳体的顶部，所述物料出口位于所述壳体的底部。
14.进一步地，所述壳体顶部设有排气口。
15.进一步地，所述壳体上设有气相出口，所述气相出口与所述物料入口分别位于所述第一隔板的两侧。
16.有益效果：
17.通过在管箱内设置十字隔板，分别将管箱分隔成四个相互独立的通道，不同的通道可以放置不同的冷却介质，有效解决了换热介质单一的问题。同时，不同的通道可以进一步与需要热量的设备相连，将热量回收利用，减少热量的浪费。
附图说明
18.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.其中：
20.图1为实施例1的用于醋酸生产的热能回收换热器的结构示意图。
21.图2为图1中管箱部分的左视图。
22.图3为图1中壳体物料口部分的左视图。
23.图4为实施例2的用于醋酸生产的热能回收换热器的结构示意图。
24.图5为图4中管箱部分的左视图。
25.图6为图5中壳体物料口部分的左视图。
26.图中，1、管箱；2、壳体；3、循环水出口；4、管板；5、物料入口；6、换热管；7、第一隔板；8、折流板；9、排气口；10、排净口；11、底座；12、物料出口；13、循环水进口；14、十字隔板；15、热水出口；16、热水进口；17、气相出口。
具体实施方式
27.下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
28.实施例1
29.参考图1～3，本实施例保护的是有气相排放要求的用于醋酸生产的热能回收换热器，包括管箱1、壳体2、管板4、换热管6、第一隔板7。所述管板4位于管箱1和壳体2之间，所述管箱1为管箱区域，所述壳体2为换热区域；所述壳体2上设有物料入口5和物料出口12。所述换热管6为u型管，所述换热管6的两端与所述管板4相连。
30.所述管箱1内还设有十字隔板14；所述十字隔板14将所述管箱1平均分成四个相互独立的通道，两个相邻的所述通道所在的所述管箱1上设有热水出口15和循环水出口3，另
两个相邻的所述通道所在的所述管箱1上设有热水进口16和循环水进口13；所述u型管的两端分别与所述热水出口16和所述热水进口15连通，或者所述u型管的两端分别与所述循环水出口3和所述循环水进口13连通；
31.所述第一隔板7的设置方式为竖直设置，且与所述十字隔板14的竖直边在同一平面。
32.所述第一隔板7一端焊接在所述管板4一侧，另一端延伸至所述u型管的弯头处，将所述壳体2分隔成两个换热壳体；所述第一隔板7与所述u型管平行设置。
33.所述u型管的数量有多根。
34.所述热水出口15和所述循环水出口3位于管箱1的上端，所述热水进口16和所述循环水进口13位于管箱1的下端。
35.所述壳体2内部设有数个折流板8，所述折流板8与所述第一隔板7垂直设置。
36.所述换热区域的壳体2底部设有排净口10；所述壳体2底部外侧设有底座11。
37.所述物料入口5位于所述壳体2的顶部，所述物料出口12位于所述壳体2的底部。
38.所述壳体2上设有气相出口17，所述气相出口17与所述物料入口5分别位于所述第一隔板7的两侧。
39.所述壳体2顶部设有排气口9。
40.实施例2
41.参考图4～6，本实施例保护的是无气相排放要求的用于醋酸生产的热能回收换热器，包括管箱1、壳体2、管板4、换热管6、第一隔板7；所述管板4位于管箱1和壳体2之间，所述管箱1为管箱区域，所述壳体2为换热区域；所述壳体2上设有物料入口5和物料出口12；所述换热管6为u型管，所述换热管6的两端与所述管板4相连；
42.所述管箱1内还设有十字隔板14；所述十字隔板14将所述管箱1平均分成四个相互独立的通道，两个相邻的所述通道所在的所述管箱1上设有热水出口15和循环水出口3，另两个相邻的所述通道所在的所述管箱1上设有热水进口16和循环水进口13；所述u型管的两端分别与所述热水出口16和所述热水进口15连通，或者所述u型管的两端分别与所述循环水出口3和所述循环水进口13连通；
43.所述第一隔板7的设置方式为水平设置，且与所述十字隔板14的水平边在同一平面。
44.所述第一隔板7一端焊接在所述管板4一侧，另一端延伸至所述u型管的弯头处，将所述壳体2分隔成两个换热壳体；所述第一隔板7与所述u型管平行设置。
45.所述u型管的数量有多根。
46.所述热水进口16和所述热水出口15位于管箱1的上端，所述循环水进口13和所述循环水出口3位于管箱1的下端。
47.所述循环水出口3水平设置，其余均为竖直设置。
48.所述壳体2内部设有数个折流板8，所述折流板8与所述第一隔板7垂直设置。
49.所述换热区域的壳体2底部设有排净口10；所述壳体2底部外侧设有底座11。
50.所述物料入口5位于所述壳体2的顶部，所述物料出口12位于所述壳体2的底部。
51.所述壳体2顶部设有排气口9。
52.实施例3
53.本实用新型的技术方案是在原换热器壳程内设置一层从管板4至u形换热管6弯管处的水平或者竖直的第一隔板7，第一隔板7将换热器的壳程分隔成两个空间，u形换热管6分别布置在这两个空间内，管箱处设置的“十字”隔板，将管箱4分隔成四个空间，热水和循环水可以单独进出，从而实现在一个换热器内采用两种不同冷媒体换热的方式，热工艺介质首先进行一级换热，一级换热采用70℃热水和热工艺介质进行换热，70℃热水被加热到95℃，再将95℃热水送至热电厂进行余热发电，实现热能回收利用，紧接着工艺介质再进入到壳程的另一个空间内进行二级换热，二级换热采用31℃循环水对工艺介质进行二次冷却，最终将工艺介质冷却到工艺需求的温度。
54.换热器型式优先采用u形管式，u形管式换热器优势在于只有一块管板4，管束由多根换热管6组成，管子的两段固定在同一块管板4上，管子可以自由伸缩，当壳体与u形换热管有温差时，不会产生热应力。在换热器壳程内部设置水平或者竖直方向的第一隔板7，第一隔板7设置方向主要是依据换热器冷却完的工艺介质有无气相排放的要求，如果有气相排放去下一个流程的要求，需要设置竖直方向的隔板，便于气相流通，如果没有气相排放的要求，则设置水平方向的隔板，第一隔板从管板4处开始设置，在u形管的末端留有一定空间，以便在一级壳程处换完热后被冷却的工艺介质能够流入到二级壳程处，工艺热物料进口设置在热水侧回水末端，被冷却完的液相工艺物料出口设置在循环水侧上水底部，如果有气相排放物料，则设置在循环水侧回水末端上部。
55.本实用新型能够代替以往的工艺介质冷却只采用循环水换热的单一模式，既能够实现热能回收，又能够减少循环水的使用量。
56.按照现有每吨95℃热水可余热发电1kwh，醋酸装置6台高效热能回收换热器可以减少循环水用量3600吨/h，吨循环水成本0.03元，可降低生产成本108元/h，装置按照年运行时间8000h计算，年节省生产成本86.4万元；
57.同时产95℃热水量1800吨/h，每小时可实现热能转换为电能1800kwh，电价按照0.3元/kwh计算，可实现效益540元/h，装置按照年运行时间8000h计算，年产生效益可达432万元。
58.年综合回收效益可达518万元。
59.实施例4
60.以直径φ1700mm，长度6000mm的换热器为测试对象，工艺介质进料温度116.5℃，需要将工艺介质冷却至50℃，只以循环水(上回水温差15℃)换热需要消耗循环水1253吨/h，如果采用高效热能回收换热器，只需要消耗循环水(上回水温差15℃)430吨/h，可副产95℃热水(温差25℃)408吨/h，95℃热水送至热电厂进行余热回收发电，可实现每小时发电408kwh。
61.以上所揭露的仅为本实用新型较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。

技术特征：
1.一种用于醋酸生产的热能回收换热器，其特征在于，包括管箱(1)、壳体(2)、管板(4)、换热管(6)、第一隔板(7)；所述管板(4)位于管箱(1)和壳体(2)之间，所述管箱(1)为管箱区域，所述壳体(2)为换热区域；所述壳体(2)上设有物料入口(5)和物料出口(12)；所述换热管(6)为u型管，所述换热管(6)的两端与所述管板(4)相连；所述管箱(1)内还设有十字隔板(14)；所述十字隔板(14)将所述管箱(1)平均分成四个相互独立的通道，两个相邻的所述通道所在的所述管箱(1)上设有热水出口(15)和循环水出口(3)，另两个相邻的所述通道所在的所述管箱(1)上设有热水进口(16)和循环水进口(13)；所述u型管的两端分别与所述热水出口(15)和所述热水进口(16)连通，或者所述u型管的两端分别与所述循环水出口(3)和所述循环水进口(13)连通；所述第一隔板(7)的设置方式为水平设置或者竖直设置，且与所述十字隔板(14)的一边在同一平面。2.根据权利要求1所述的一种用于醋酸生产的热能回收换热器，其特征在于，所述第一隔板(7)一端焊接在所述管板(4)一侧，另一端延伸至所述u型管的弯头处，将所述壳体(2)分隔成两个换热壳体；所述第一隔板(7)与所述u型管平行设置。3.根据权利要求1所述的一种用于醋酸生产的热能回收换热器，其特征在于，所述u型管的数量有多根。4.根据权利要求1所述的一种用于醋酸生产的热能回收换热器，其特征在于，所述热水出口(15)和所述循环水出口(3)位于管箱(1)的上端，所述热水进口(16)和所述循环水进口(13)位于管箱(1)的下端；或者所述热水进口(16)和所述热水出口(15)位于管箱(1)的上端，所述循环水进口(13)和所述循环水出口(3)位于管箱(1)的下端。5.根据权利要求4所述的一种用于醋酸生产的热能回收换热器，其特征在于，所述循环水出口(3)位于管箱(1)的下端时，所述循环水出口(3)水平设置。6.根据权利要求1所述的一种用于醋酸生产的热能回收换热器，其特征在于，所述壳体(2)内部设有数个折流板(8)，所述折流板(8)与所述第一隔板(7)垂直设置。7.根据权利要求1所述的一种用于醋酸生产的热能回收换热器，其特征在于，所述换热区域的壳体(2)底部设有排净口(10)；所述壳体(2)底部外侧设有底座(11)。8.根据权利要求1所述的一种用于醋酸生产的热能回收换热器，其特征在于，所述物料入口(5)位于所述壳体(2)的顶部，所述物料出口(12)位于所述壳体(2)的底部。9.根据权利要求1所述的一种用于醋酸生产的热能回收换热器，其特征在于，所述壳体(2)顶部设有排气口(9)。10.根据权利要求1-9中任一项所述的一种用于醋酸生产的热能回收换热器，其特征在于，所述壳体(2)上设有气相出口(17)，所述气相出口(17)与所述物料入口(5)分别位于所述第一隔板(7)的两侧。

技术总结
本实用新型公开了一种用于醋酸生产的热能回收换热器，属于醋酸装置冷却领域。管板位于管箱和壳体之间，管箱为管箱区域，壳体为换热区域；壳体上设有物料入口和物料出口；换热管为U型管，换热管的两端与管板相连；管箱内还设有十字隔板；十字隔板将管箱平均分成四个相互独立的通道，两个相邻的通道所在的管箱上设有热水出口和循环水出口，另两个相邻的通道所在的管箱上设有热水进口和循环水进口；U型管的两端分别与热水出口和热水进口连通，或分别与循环水出口和循环水进口连通；第一隔板水平设置或者竖直设置，且与十字隔板的一边在同一平面。不同的通道可以放置不同的冷却介质，有效解决了换热介质单一的问题。效解决了换热介质单一的问题。效解决了换热介质单一的问题。


技术研发人员：许锦 赵爽 徐长东 刘伟 王冲 郑国权 徐信通
受保护的技术使用者：恒力石化（大连）新材料科技有限公司
技术研发日：2022.08.24
技术公布日：2023/1/6