ПОВЕРХНОСТНЫЙ КОНДЕНСАТОР ВОЗДУШНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ Российский патент 2013 года по МПК F28B1/06 

Изобретение относится к области химического машиностроения, в частности к аппаратам воздушного охлаждения, а именно к поверхностным конденсаторам, реализующим процесс конденсации многокомпонентных парогазовых смесей, содержащих неконденсируемый газовый компонент, и может быть использовано в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, в том числе, при утилизации отходов их продукции пиролизом.

Известен конденсатор воздушного охлаждения, включающий теплообменную секцию в виде пучка труб с входным и выходным коллекторами, снабженную промежуточными коллекторами с патрубками для слива конденсата, и выполненный с возможностью присоединения к промежуточным коллекторам новых секций /Патент РФ №2126387, B01D 5/00, 1999 г./.

Недостатком известного конденсатора воздушного охлаждения является невозможность его использования для выделения из парогазовой смеси неконденсируемой части газа, так как эту часть газа выводят из выходного коллектора вместе с конденсатом.

Известен поверхностный конденсатор с воздушным охлаждением, содержащий вертикальный пучок конденсаторных труб, расположенных между верхней камерой с патрубком отвода выпара и нижней горизонтальной камерой с патрубком подвода пара и отвода конденсата, разделенной поперечной перегородкой на верхнюю и нижнию полости с вертикальными трубками, верхние концы которых размещены в конденсаторных трубках /Авторское свидетельство СССР №720279, F28B 1/06, 1980 г./.

Недостатком известного изобретения является невозможность использования поверхностного конденсатора для конденсации многокомпонентных парогазовых смесей с надежным выделением неконденсируемых газов, так как в имеющийся патрубок отвода выпара уходят и неконденсируемые газы, и пары жидкой фракции, которые не успели сконденсироваться в конденсатных трубах ввиду малого времени их пребывания в данных трубах.

Задачей предложенного технического решения является повышение времени пребывания парогазовой смеси в зоне охлаждения и формирование требуемой площади поверхности теплообмена.

Технический результат предложенного изобретения заключается в расширении функциональных возможностей конденсатора поверхностного охлаждения при одновременном повышении надежности и степени извлечения неконденсируемого газа из парогазовой смеси при ее конденсации.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что поверхностный конденсатор воздушного охлаждения содержит, по меньшей мере, две соединенные между собой секции, каждая из которых содержит корпус, боковые стенки, верхнюю и нижнюю трубные решетки, жестко связанные между собой параллельно расположенными конденсатными трубами и боковыми стенками, верхнюю камеру с крышкой и отверстиями сообщения секций для входа и выхода парогазовой смеси, разделенную вертикальной перегородкой на входную и выходную полости, и днище с патрубком выхода конденсата, и снабжен патрубком с диффузором для подачи воздуха, при этом входная полость секции, первой по ходу движения парогазовой смеси, снабжена патрубком подачи парогазовой смеси, выходная полость секции, последней по ходу движения парогазовой смеси, снабжена патрубком отвода неконденсируемого газа, а патрубки выхода конденсата днищ секций объединены коллектором для сбора конденсата с патрубком отвода конденсата.

В частном случае поверхностный конденсатор воздушного охлаждения содержит три секции.

Изобретение поясняется чертежами.

На Фиг.1 схематически изображен общий вид трехсекционного конденсатора с местным разрезом; на Фиг.2 - разрез А-А на Фиг.1; на Фиг.3 - разрез Б-Б на Фиг.1. Для большей наглядности соотношения размеров отдельных узлов и элементов изменены.

Поверхностный конденсатор воздушного охлаждения (Фиг.1 и Фиг.2) состоит из секций 1, смонтированных последовательно посредством болтовых соединений, и коллектора 2 для сбора конденсата с патрубком отвода конденсата 3. Каждая секция 1 содержит корпус 4, верхнюю камеру 5, пирамидальное днище 6 с патрубком выхода конденсата 7. Корпус 4 содержит трубный пучок, состоящий из конденсатных труб 8, закрепленных жестко в верхней 9 и нижней 10 трубных решетках, которые связаны также между собой двумя вертикальными стенками 11 с опорами 12. Для подачи воздуха, например, из атмосферы конденсатор снабжен патрубком с диффузором для подачи воздуха 13. Верхняя камера 5 каждой секции 1 разделена перегородкой 14 на две полости - входную 15 и выходную 16, при этом выходная полость 16 предыдущей по ходу движения парогазовой смеси секции 1 соединена со входной полостью 15 следующей секции 1 посредством отверстий для сообщения секций 17 (Фиг.3), входная полость 15 секции 1, первой по ходу движения парогазовой смеси, снабжена патрубком подачи парогазовой смеси 18, а выходная полость секции 1, последней по ходу движения парогазовой смеси, снабжена патрубком отвода неконденсируемого газа 19. Верхняя камера 5 снабжена горизонтальными полками 20 с отверстиями под болтовые соединения для крепления верхней камеры 5 к верхней трубной решетке 9 и крышке 21, снимаемой в период выполнения монтажных работ и чистки трубного пучка.

Днище 6 снабжено, как и верхняя камера 5, нижними горизонтальными полками 22 с отверстиями под болтовые соединения для крепления днища 6 к корпусу 4, а патрубок выхода конденсата 7 днища 6 снабжен фланцем 23 для крепления к фланцам входящих патрубков 24 коллектора для сбора конденсата 2.

Коллектор для сбора конденсата 2 содержит корпус 25 с днищем, имеющим уклон к центру, с патрубком 3 отвода конденсата и патрубками 24 для соединения с патрубками выхода конденсата 7 днища 6 каждой секции 1.

В общем случае число секций 1 зависит от площади поверхности теплообмена каждой из них и необходимой суммарной площади поверхности теплообмена конденсатора.

Конденсатор работает следующим образом.

Парогазовую смесь (ПГС) через патрубок подачи парогазовой смеси 18 подают во входную полость 15 верхней камеры 5 первой секции 1, откуда она по конденсатным трубам 8 половины трубного пространства проходит вниз, попадает в полость днища 6, изменяет направление движения и продолжает перемещаться по конденсатным трубам 8 второй половины пространства теперь снизу вверх, затем поступает в выходную полость 16 верхней камеры 5, откуда через отверстие 17 для сообщения секций 1 поступает во входную полость 15 верхней камеры 5 второй секции 1, далее процесс движения ПГС повторяется в каждой из секций 1, составляющих конденсатор в целом. Через патрубок с диффузором 13 для подачи воздуха в межтрубное пространство секций 1 подают воздух, например, из атмосферы, который затем отводят нагретым. При прохождении по конденсатным трубам 8, охлаждаемым воздухом, из ПГС конденсируются все паровые компоненты, а образующаяся жидкая фракция стекает по внутренним стенкам конденсатных труб 8 в днища 6, откуда по патрубкам выхода конденсата 7 поступает в коллектор для сбора конденсата 2 и далее через патрубок отвода конденсата 3 в сборник конденсата (на чертежах не показан).

Неконденсируемый газ (НГ) проходит через конденсатные трубы 8 всех секций 1, освобождается от примесей жидкой фракции на всем своем пути, выходит из конденсатора через патрубок отвода неконденсируемого газа 19 и поступает на дальнейшую обработку.

Предлагаемый поверхностный конденсатор позволяет

- расширить функциональные возможности и повысить надежность и степень извлечения неконденсируемого газа как из исходной парогазовой смеси, так и из образующейся при конденсации жидкой фракции, так как в трубном пространстве конденсатора создана многозаходность с изменением направления движения парогазового потока, обеспечивающего более полную конденсацию всех конденсируемых компонентов парогазовой смеси и освобождение некондиционного газа от паров и их жидкой фракции;

- получить любую величину площади поверхности теплообмена путем увеличения или уменьшения числа секций, легко собираемых в требуемый поверхностный конденсатор требуемой площади поверхности теплообмена.

Изобретение может быть использовано в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, в том числе при утилизации отходов их продукции пиролизом. Парогазовую смесь подают в поверхностный конденсатор воздушного охлаждения, состоящий из двух и более соединенных между собой секций, каждая из которых содержит корпус, боковые стенки, верхнюю и нижнюю трубные решетки, жестко связанные между собой параллельно расположенными конденсатными трубами и боковыми стенками, верхнюю камеру с крышкой и отверстиями сообщения секций для входа и выхода, разделенную вертикальной перегородкой на входную и выходную полости, и днище с патрубком выхода конденсата, и снабженный патрубком с диффузором для подачи воздуха, при этом входная полость секции, первой по ходу движения смеси, снабжена патрубком подачи, выходная полость секции, последней по ходу движения смеси, снабжена патрубком отвода неконденсируемого газа, а патрубки выхода конденсата объединены коллектором с патрубком отвода конденсата. Изобретение позволяет расширить функциональные возможности конденсатора и повысить надежность и степень извлечения неконденсируемого газа из парогазовой смеси при ее конденсации. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Поверхностный конденсатор воздушного охлаждения, характеризующийся тем, что содержит, по меньшей мере, две соединенные между собой секции, каждая из которых содержит корпус, боковые стенки, верхнюю и нижнюю трубные решетки, жестко связанные между собой параллельно расположенными конденсатными трубами и боковыми стенками, верхнюю камеру с крышкой и отверстиями сообщения секций для входа и выхода парогазовой смеси, разделенную вертикальной перегородкой на входную и выходную полости, и днище с патрубком выхода конденсата, и снабжен патрубком с диффузором для подачи воздуха, при этом входная полость секции, первой по ходу движения парогазовой смеси, снабжена патрубком подачи парогазовой смеси, выходная полость секции, последней по ходу движения парогазовой смеси, снабжена патрубком отвода неконденсируемого газа, а патрубки выхода конденсата днищ секций объединены коллектором для сбора конденсата с патрубком отвода конденсата.

2. Поверхностный конденсатор воздушного охлаждения по п.1, отличающийся тем, что содержит три секции.