立式列管换热器结构的发汗装置及发汗方法与流程

1.本发明属于化工技术领域，具体涉及一种立式列管换热器结构的发汗装置及发汗方法。


背景技术：

2.发汗脱油虽然在脱油效率、单程收率以及连续化生产方面不及溶剂脱油，但由于其环保、设备操作简单、投资少及耗能低等优点，目前国内外一些石蜡及费托蜡生产厂家仍在使用发汗方法。
3.现有的发汗装置中，已设计有大规模的圆形发汗箱和箱式发汗箱，设备结构简单，但设备体积大，单位容积产量低。
4.现有的管式石蜡脱油装置中，石蜡走管程，传热介质走壳程，通过在管程外壁(壳程)加有翅片传热介质传热给翅片，翅片传热至管程原料蜡中，来提高传热效率。但是单位容积处理量小，且自然发汗生产周期长。


技术实现要素：

5.为了解决现有技术中存在的问题，本发明提出一种立式列管换热器结构的发汗装置及发汗方法，可以显著提高单位容积处理量，并缩短生产周期。
6.为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
7.一种立式列管换热器结构的发汗装置，其特征在于，包括壳体和位于所述壳体内的多个立式列管，所述壳体上部的侧壁上设置有进料口，所述壳体的底部设置有出料口，所述立式列管的两端分别与传热介质入口和传热介质出口连通，所述壳体的下部腔体内设置有水平的网状隔板，所述立式列管穿过所述网状隔板，所述网状隔板下方的侧壁上设置有进水口。
8.在一些实施例中，所述壳体的顶部设置有上盖，所述上盖用于密封所述壳体的顶部开口，所述传热介质入口设置在所述上盖上，所述列管与所述传热介质入口连通。
9.在一些实施例中，其中所述壳体的上部腔体内设置有水平的下支撑板，所述下支撑板低于所述壳体的顶部开口，将所述壳体的内腔分隔为互不连通的两个空间，所述传热介质出口设置在下支撑板上方的侧壁上，所述下支撑板上设置有多个套管，所述套管伸入壳体内部，下端封闭且靠近壳体的底部，所述列管伸入套管内，且下端开口。
10.在一些实施例中，所述壳体的外侧具有夹套，所述夹套的底部设置有夹套传热介质入口，所述夹套的上部设置有夹套传热介质出口。
11.在一些实施例中，所述发汗装置还包括上支撑板，所述上支撑板固定在所述壳体的顶部开口，用于支撑所述列管。
12.在一些实施例中，所述进料口的上方设置有溢流口。
13.在一些实施例中，所述溢流口与所述夹套传热介质出口平齐。
14.在一些实施例中，所述网状隔板上方的侧壁上设置有出水口。
15.在一些实施例中，所述列管为u型管、刺刀管或翅片管。
16.在一些实施例中，所述列管的内径为5-20cm，例如8cm、10cm、12cm、15cm或18cm，所述列管的数量为20-100个，例如50个，60个、70个、80个或90个。
17.在一些实施例中，所述发汗装置还包括真空装置，所述真空装置与所述出料口相连。
18.一种利用所述发汗装置进行发汗处理的方法，包括：
19.在所述发汗装置的列管内通入传热介质，并通过进水口加水至水面超过网状隔板；
20.将原料蜡熔融后从进料口加入，通过传热介质降温至原料蜡熔点以下使原料蜡充分结晶，通过出料口将水排出，固态的原料蜡制成在所述网状隔板上；
21.程序升温进行发汗处理，并排出汗液；
22.发汗完成后升温至蜡熔点以上，排出并收集产品。
23.在一些实施例中，所述发汗装置的壳体的外侧具有夹套，夹套内通入与所述列管相同的传热介质，并设置相同的控温程序。
24.在一些实施例中，所述传热介质为导热油、水或熔融盐。
25.与现有的发汗装置和方法相比，本发明具有以下有益效果：
26.本发明将传统的列管发汗装置操作方式(原料蜡走管程，传热介质走壳程)，调整为原料蜡走壳程，传热介质走管程，提高了设备单位容积处理量。蜡在壳程发汗，保证蜡出料口在壳程最低点，避免汗液排出时存有死角，提高产品质量。另外发汗过程中在蜡出料口接有真空系统，可以提高汗液排出效率，同时在壳程外壁设有夹套传热，提高了整体装置的传热效率，缩短了实验周期，方便操作。
27.本发明以立式列管换热器作为发汗装置，为提高发汗效率及发汗效果，增大单位设备容积产量，在现有管式脱油装置的基础上，改变原料蜡和传热介质的处理方式，蜡在壳程发汗，传热介质在管程，相同的设备原料的处理量提高2倍以上。
28.设计立式列管发汗装置蜡出料口在壳程底部出料，实现汗液有效排出，不存死角；壳程外壁设有夹套，使蜡受热均匀并提高传热效率。
29.在升温发汗过程中，蜡出口连接真空装置强制液体排出，提高汗液排出效率，最终实现提高装置单位容积产量，提高产品发汗效率及发汗效果。
附图说明
30.以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：
31.图1为本发明实施例中发汗装置的剖面图；
32.附图标记说明：
33.1-壳体；2-上盖；3-下支撑板；4-传热介质出口；5-套管；6-网状隔板；7-进水口；8-出水口；9-进料口；10-出料口；11-溢流口；12-传热介质入口；13-列管；14-上支撑板；15-夹套；16-夹套传热介质入口；17-夹套传热介质出口；18-真空装置。
具体实施方式
34.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照
附图，对本发明作进一步的详细说明。
35.在本发明的说明书中，提及“一个实施例”时均意指在该实施例中描述的具体特征、结构或者参数、步骤等至少包含在根据本发明的一个实施例中。因而，在本发明的说明书中，若采用了诸如“根据本发明的一个实施例”、“在一个实施例中”等用语并不用于特指在同一个实施例中，若采用了诸如“在另外的实施例中”、“根据本发明的不同实施例”、“根据本发明另外的实施例”等用语，也并不用于特指提及的特征只能包含在特定的不同的实施例中。本领域的技术人员应该理解，在本发明说明书的一个或者多个实施例中公开的各具体特征、结构或者参数、步骤等可以以任何合适的方式组合。
36.在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
37.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
38.本发明中的费托合成蜡是指合成气(co和h2)在一定温度压力及催化剂作用下经f-t反应得到的烷烃类混合物，含有少量烯烃及含氧化合物等。
39.本发明中的发汗是指使蜡膏或蜡饼升温达熔点以上温度而将油分分出的过程。蜡料发汗时，由于温度升高，熔点低的油组分随同转入液相的低熔点蜡一起从蜡料中渗出。待流出物中含油量逐渐降低，达到含油量的标准切割蜡分。
40.如图1所示，本发明实施例中的立式列管换热器结构的发汗装置包括：壳体1和上盖2(也叫封头)，上盖2用于密封壳体1的顶部开口，壳体1的上部腔体内设置有水平的下支撑板3，下支撑板3低于壳体1的顶部开口，将壳体1的内腔分隔成互不连通的两个空间，下支撑板3上方的空间用于容纳传热介质，下支撑板3下方的空间用于容纳待发汗的物料。如图1所示，壳体1可由上下两段组合而成，两段之间通过法兰连接，下支撑板13固定在法兰上。或者，在另一个实施例中，壳体1为一体结构，下支撑板3可以固定在壳体1的内壁上。下支撑板3上方的侧壁上设置有传热介质出口4，下支撑板3上设置有多个套管5，套管5伸入壳体1内部，下端封闭且靠近壳体1的底部，壳体1的下部腔体内设置有水平的网状隔板6，网状隔板6设置在壳体1的内壁上，网状隔板6高于套管5的下端，网状隔板6与壳体1的轴心垂直，网状隔板6下方的侧壁上设置有进水口7，网状隔板6上方的侧壁上设置有出水口8。壳体1上部的侧壁上设置有进料口9。壳体1的底部设置有出料口10。
41.在一个优选的实施例中，进料口9的上方还可以设置有溢流口11，多余的物料可以由溢流口11流出。进料口9和溢流口11均低于下支撑板3。
42.上盖2上设置有传热介质入口12，每个套管5内设置有列管13，列管13可以固定在上支撑板14上，上支撑板14固定在壳体1的顶部开口，上盖2与上支撑板14形成一密封空间，该密闭空间与壳体1的内腔不连通。如图1所示，上盖2与壳体1通过法兰连接，上支撑板14固定在法兰上。列管13与传热介质入口12连通，列管13伸入套管5内，且下端开口。传热介质经传热介质入口12进入列管13，并由列管13的下端开口进入套管5，传热介质将套管5充满后
溢出到下支撑板3的上方，并由传热介质出口4流出发汗装置。
43.在一个优选的实施例中，壳体1的外侧具有夹套15，夹套15的底部设置有夹套传热介质入口16，夹套15的上部设置有夹套传热介质出口17。夹套传热介质出口17与溢流口11的位置平齐。
44.在一个优选的实施例中，发汗装置还包括真空装置18，真空装置18与出料口10相连。
45.在一个实施例中，立式列管换热器结构可以是大u型管换热器、小u型管换热器、刺刀管换热器以及翅片管换热器等管式换热器结构。通过合理设置列管数量及列管之间的距离，可以保证壳程处理量的同时实现发汗原料的高效传热。
46.在本发明的实施例中，发汗装置的壳体内径为0.5-1.5m，例如0.8m、1.0m或1.2m，列管内径为5-20cm，例如8cm、10cm、12cm、15cm或18cm，内管数量为20-100个，例如50个，60个、70个、80个或90个，发汗装置高度为1-3m，例如1.5m、2m、2.5m。
47.在该立式列管换热器结构的发汗装置中，原料蜡走壳程，传热介质走管程和夹套。由于出料口在发汗装置的最低点，保证汗液排出无死角。同时在升温发汗过程中，列管可以作为蜡层上下贯穿的通道，降低滤流阻力，提高汗液排出效率。壳程设置夹套保温，壳程夹套与列管走同一传热介质并执行相同的控温程序，保证壳程的原料蜡受热均匀。
48.在升温发汗过程中出料口连接真空装置进料口与外界接通，提高汗液在结晶微通道及列管通道中快速排出。
49.本发明的立式列管换热器结构的发汗装置可以单独使用，也可以多个并联使用，提高装置处理量。
50.在利用本发明的发汗装置进行发汗处理时，首先在发汗装置的列管及夹套内通入同一传热介质，设置统一控温程序，然后在进水口加水，水面超过网状隔板至出水口有水溢出即停止。原料蜡熔融后从进料口加入，由于密度小于水，原料蜡浮在水面上，待原料蜡开始从溢流口溢出后停止加料。通过传热介质降温至原料蜡熔点以下一定温度，待原料蜡充分结晶后，在出料口排水，固态的原料蜡被支撑在网状隔板上。程序升温，原料蜡开始发汗操作。在此阶段，出料口连接真空装置，及时将汗液排出，待升温至指定温度不再有汗液排出，完成脱油操作。将传热介质升温至蜡熔点以上，完成产品排出及收集。
51.在本发明的实施例中，传热介质可以为导热油(例如矿物油、硅油等)、水(包括蒸汽)以及熔融盐等。
52.实施例1
53.在该实施例中，使用单个发汗装置。发汗装置的壳体内径为1m，列管内径为15cm，内管数量为80个，发汗装置的高度为2m。
54.在利用该装置对60#蜡(熔点62.5℃)进行发汗处理时，首先在发汗装置的列管及夹套内通入导热油，设置统一控温程序，然后在进水口加水，水面超过网状隔板至出水口有水溢出即停止。将60#蜡熔融后从进料口加入，由于密度小于水，60#蜡浮在水面上，待60#蜡开始从溢流口溢出后停止加料。通过导热油降温至25℃，待蜡充分结晶后，在出料口排水，固态的60#蜡被支撑在网状隔板上。程序升温，60#蜡开始发汗操作。在此阶段，出料口连接真空装置，及时将汗液排出，出料口真空度为50kpa，待升温至62℃不再有汗液排出，完成脱油操作。将导热油升温至70℃以上，完成产品排出及收集。
55.60#蜡结晶过程用时6h，发汗时间36h，整个生产周期42h，处理量60kg，原料蜡含油2.0％(丁酮中溶解度)，发汗后产品含油0.3％。
56.实施例2
57.在该实施例中，并联使用10个发汗装置。发汗装置的壳体内径为0.75m，列管内径为10cm，内管数量为60个，发汗装置高度为2m。
58.在利用该装置对熔点72℃蜡进行发汗处理时，首先在发汗装置的列管及夹套内通入导热油，设置统一控温程序，然后在进水口加水，水面超过网状隔板至出水口有水溢出即停止。将蜡熔融后从进料口加入，由于密度小于水，70#蜡浮在水面上，待70#蜡开始从溢流口溢出后停止加料。通过导热油降温至35℃，待蜡充分结晶后，在出料口排水，固态的70#蜡被支撑在网状隔板上。程序升温，70#蜡开始发汗操作。在此阶段，出料口连接真空装置，及时将汗液排出，出料口真空度为50kpa，待升温至70℃不再有汗液排出，完成脱油操作。将导热油升温至蜡熔点80℃，完成产品排出及收集。
59.70#蜡结晶过程用时4h，发汗时间40h，整个生产周期约44h，处理量500kg，原料蜡含油2.5％(丁酮中溶解度)，发汗后产品含油0.4％。
60.对比例1
61.现有发汗结构装置中，将原料蜡走管程，换热介质走壳程，同时壳程不要夹套加热，夹套外层加保温减少热量损失。按实施例1的原料及控温程序进行发汗操作。
[0062] 实施例1对比例1发汗周期42h56h产品含油％0.30.8产品收率％5143
[0063]
由上表可以发现，本发明可以缩短发汗周期，降低产品含油量，并能提高产品收率。
[0064]
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。