江苏江南药化装备有限公司 

 

新型热熔捕集冷凝器的设计、制造及其应用

新型热熔捕集冷凝器是具有相变的换热设备，与一般换热器很不相同的特点。本品采用合理的结构，内部设有高度翅片化的翅片管，满足传热好，换热面积大的要求。与现有技术相比，具有体积小，能够避免温差应力大，循环次数多，避免物料对于设备材质焊接处有严重腐蚀等优点。本品满足了邻苯二甲酸酐，对氯苯腈的生产中对于热熔冷凝器的多种功能的需要，也概述了苯酐凝华过程的传热传质机理及热熔捕集冷凝器的结构特点和优化参数，并给出热熔捕集冷凝器开发成果的应用情况。

 关键词：无缝钢管无焊点缠绕产品管 凝华特性 翅片高度30mm提高产能降低能耗  热熔捕集冷凝器

 新型热熔捕集冷凝器是以凝华方式来捕集物料的设备。又名：切换冷凝器；热熔冷凝箱；部分冷凝器；冷凝器。

技术领域

    本品具体涉及一种的气体物料的收集设备，特别是邻苯二甲酸酐反应气体，对氯苯腈反应气体收集。

背景技术

   在很多类型的化工生产中，都需要使用一种可以同时冷凝和加热的物料收集设备，但是因为在冷凝和加热两种工作状态下，工作温差特别大，通常达到350℃以上，造成设备温差应力大，同时在冷凝和加热两种工作状态下切换使用，设备循环次数多，特别在对于化工生产过程中强腐蚀场合，同时因为需要换热冷量用来拦截升华气体，换热热量用来收集凝华固体，未收集到的物料一般进行排放或后续处理，造成需要设备本身要较大换热面积以及较高的总传热系数才能满足要求。目前在邻苯二甲酸酐，对氯苯腈的生产工艺中，都需要热熔冷凝器来进行物料的收集，而收集的效果直接影响生产的收率。

   现有的技术方案中，为了达到较大的换热面积，通常将设备体积制造的非常大，占地面积大，投资费用高。而且设备材质焊接处容易存在严重的腐蚀，物料泄漏，导致生产停车，造成大量的经济损失。本品的开发很好的解决了以上问题的不足。

1. 工作原理：

 

1.含产品和杂质的高温混合气体从上部进入捕集冷凝器。

2.翅片管内冷却介质使翅片管上凝华出所需捕集的产品固体，不需要的杂质气体从捕集冷凝器下部排除。

3.当翅片上已经收集满固体产品后，将翅片管内的冷却介质更换为热媒介质进行加温，使固体产品熔融并收集在捕集冷凝器底部区域。本品箱体的底部下封头为斜口出料，更利于出料的排出，避免了在箱体底部的堵塞。

4.排出液体产品后，将翅片冷凝器管中的热媒介质更换为冷媒介质，重新开始新一轮产品的捕集。

冷媒介质：循环水、冷油、热水。

热媒介质：热  水、热油、蒸汽。

1. 用途：

1.有机酸酐（催化氧化法工艺生产）

⑴ 苯酐（邻苯二甲酸酐、酞酐）：C8H4O3；分子量148.12；CAS85-44-9；熔点129℃-132℃；沸点284℃；闪点152℃.

⑵ 顺酐（马来酸酐、顺丁烯二酸酐）：C4H2O3；分子量98.06；CAS108-31-6；密度1.48；熔点52℃-55℃；沸点200℃；闪点102℃.

1. 有机苯腈（氨氧化工艺生产）

⑴ 间氯苯腈（3一氯苯腈）：C7H4C1N；分子量137.57；CAS766-84-7；密度1.14；熔点38℃-42℃；沸点94℃；闪点97℃.

1. 对氯苯腈（对氯苯甲腈、4一氯苯腈）：C7H4CIN；分子量137.57；CAS623-03-0；熔点91℃-94.2℃；沸点223℃；闪点108℃.

三.设计

   新型捕集冷凝器的设计原型是在英国帝国化学公司（ICI）在大型苯酐生产线上使用的熔融冷凝器，后经作者公司研究，广泛应用于有机酸酐.有机苯腈等流化床反应器的反应气处理工艺，反应生成的产品气在进入捕集冷凝器后，冷却凝华为固体结晶于冷却表面上，在完成凝华周期后切换操作，加热使固体产品熔为液体产品。

    经作者多年对于捕集冷凝器的应用设计，发现捕集冷凝器的捕集效率主要受以下因素影响：

    1.反应气平均凝华量对于捕集冷凝的影响

     由于需要冷凝的产品本身凝点的不同，同时凝华放出热量的不同，通过实验可以得出各种产品反应气体的平均凝华量。通过该参数在设计中的应用，根据流化床连续反应器单位时间产量，拟定的切换操作产量，来计算需要转换的热量，确定冷凝时间和切换周期，并考虑相应的安全系数，终计算出设备的容积以及总换热面积。

    2.反应气体流速对于捕集冷凝的影响

      反应气体在进入捕集冷凝器后，即开始了冷凝凝华的过程，如果选择的气体流速过快，容易产生气体无法*冷凝就出气体出口排出，如果选择的气体流速过慢，首*入冷凝器内的反应气会迅速形成气溶胶状物，在移动中碰到较冷却的表面就会集聚，集聚到一定程度就堵塞气体通道，形成设备内短路。作者公司经研究，形成了一套不同物料实验得出流速测量方法，经近年实际应用，效果良好。

    3.温差对于捕集冷凝的影响

     冷却介质与产品气主体之间温差能明显影响凝华效果。其中冷却温度.气流速度.产品气三者之间关联，经多种反应气体实验总结表明：当温差减少到气溶胶形成大温差值以下时，凝华生产针装结晶会逐渐消失。此时气体凝华物的堆积密度会逐渐增大。当冷却介质温度上升至接近反应气温度时，则会形成致密的凝华结晶层。

    4.设备结构对于捕集冷凝的影响

    在形成气体流速.设计温差等参数，计算出总容积和换热面积后，需要合理设计气体流通通道以及冷凝凝华空间，通过翅片管参数调整、管间距调整、排间距调整、管排数调整以及并联管束设置，来达到合理应用。