本實用新型涉及一種液氯氣化器。

背景技術：

在氯堿下游氯產業中，氯氣經液化后再氣化提純送下游裝置使用。常用的氣化器型式有夾套式，浸沒蛇管式，蒸汽套管式和普通列管式。夾套式氣化器內部的液氯通過自然對流顯熱傳熱和池式沸騰的組合方式進行傳熱，液氯側傳熱系數低，且夾套的面積比較受限，因此該類氣化器總體適用于小規模液氯氣化裝置。浸沒蛇管式氣化器管外的熱水通過自然對流方式進行傳熱，總體傳熱系數較低，主要應用于小規模氣化裝置。套管式氣化器雖然液氯側屬于流動沸騰傳熱，但受結構的限制，只能適用于小規模氣化裝置。普通列管式氣化器采用底部進料，氣化器底部過冷度大，且屬于無內部循環的低流速流動沸騰氣化過程，總體傳熱系數較低，同時傳熱列管內的液位不易控制。

此外，這些類型的氣化器通常無法保證送出的液氯完全氣化為氯氣，一般需要在其下游單獨設置氣液分離器設備把未氣化的液氯分離下來，以生產符合使用要求的氯氣。

因此，現有各類液氯氣化器存在著傳熱效率低、設備尺寸大、能力受限制以及部分型式的氣化器只適用于小規模氣化裝置等不足。

技術實現要素：

本實用新型要解決的技術問題是為了克服現有的液氯氣化器傳熱系數較低，設備尺寸大，只適用于小規模氣化裝置等缺陷，提供一種新型結構的液氯氣化器。

本實用新型是通過下述技術方案來解決上述技術問題：

一種液氯氣化器，其包括有一殼體、一液氯循環管、若干根換熱列管、一上封頭管箱、一下封頭管箱、一上管板、一下管板、進料管；

所述上管板和所述下管板分別連接于所述殼體的上端和下端，所述上封頭管箱密封連接于所述上管板的上端，所述下封頭管箱密封連接于所述下管板的下端，所述上封頭管箱與所述上管板之間形成一第一腔室，所述上管板、所述殼體與所述下管板之間形成一第二腔室，所述下管板與所述下封頭管箱之間形成一第三腔室；

所述液氯循環管和所述換熱列管的兩端均分別連接于所述上管板和所述下管板，且所述液氯循環管和所述換熱列管均穿過于所述第二腔室并與所述第一腔室和所述第三腔室相連通；

所述上封頭管箱的側壁設有一進料口，所述進料管穿過于所述進料口并與所述進料口密封連接，且所述進料管的管口設置于所述液氯循環管的正上方并與所述第一腔室相連通，所述上封頭管箱的頂部設有一氯氣出口，所述氯氣出口與所述第一腔室相連通；

所述殼體的側壁設有一加熱介質進口和一加熱介質出口，且所述加熱介質進口和所述加熱介質出口均與所述第二腔室相連通。

在本方案中，所述液氯氣化器內部位于的所述液氯循環管和所述換熱列管組成了虹吸式自然循環回路，所述換熱列管內呈較高流速下的流動沸騰狀態，使得管內側傳熱系數大，可減緩所述換熱列管內側的結垢，也將有利于減小設備尺寸；同時，所述液氯氣化器結構簡單，便于制造。

另外，由于未氣化防液氯經所述液氯循環管的循環，使得三氯化氮能夠在液氯氣化器中濃縮，能夠較好的富集于所述下封頭管箱的內部，使得液氯氣化器的運行能夠更加安全可靠。

較佳地，所述液氯循環管設置于所述殼體的中心部，且所述液氯循環管的軸線與所述殼體的軸線位于同一直線上，若干所述換熱列管均勻對稱分布于所述液氯循環管的外壁面與所述殼體的內壁面之間。

在本方案中，采用上述結構形式，使得所述液氯循環管和所述換熱列管形成的虹吸式循環回路流動距離更短且循環流動更順暢，使所述換熱列管內呈較高流速下的流動沸騰狀態，提高所述液氯氣化器的傳熱系數。

較佳地，所述液氯氣化器還包括有一除霧器，所述除霧器連接于所述上封頭管箱的內壁面并位于所述第一腔室內，且所述除霧器位于所述氯氣出口與所述進料口之間。

在本方案中，采用上述結構形式，氯氣從所述氯氣出口排出時避免了液滴夾帶，從而可省去在所述氯氣出口下游單獨設置的氣液分離器設備，避免了三氯化氮在下游氣液分離器設備中的積累并減少排污點，使得液氯氣化器能夠更加安全可靠。

較佳地，所述下封頭設有一排污口，所述排污口與所述第三腔室相連通。

在本方案中，采用上述結構形式，未氣化的液氯經所述液氯循環管循環，使得三氯化氮能夠便于在液相中濃縮，并在所述第三腔室中富集后，通過所述排污口排出到含三氯化氮液氯殘液處理系統，使得所述液氯氣化器的運行更加安全可靠。

較佳地，所述上封頭管箱的底端設有一上管箱法蘭，所述下封頭管箱的頂端設有一下管箱法蘭，所述上管箱法蘭通過螺栓連接于所述上管板，所述下管箱法蘭通過螺栓連接于所述下管板。

在本方案中，采用上述結構形式，方便于拆裝、更換和維修。

較佳地，所述上管箱法蘭與所述上管板之間密封連接處有一上管箱密封墊片，所述下管箱法蘭與所述下管板之間密封連接處有一下管箱密封墊片。

在本方案中，采用上述結構形式，加強所述第一腔室和所述第三腔室的密封性，避免液氯和氯氣向環境泄漏，保證所述液氯氣化器的安全使用和可靠性。

較佳地，所述上管箱密封墊片和所述下管箱密封墊片均為金屬纏繞墊。

在本方案中，采用上述結構形式，密封效果好、可靠且節約成本。

較佳地，所述液氯氣化器還包括有一液位計，所述液位計的兩端分別連接于所述上封頭管箱和所述下封頭管箱的外側壁，且所述液位計與所述第一腔室和所述第三腔室相連通。

在本方案中，采用上述結構形式，方便于操作人員觀測換熱管中流動沸騰液氯的表觀密度，以便簡介了解氣化狀態及平均氣化率。

較佳地，所述上管板和所述下管板分別焊接于所述殼體的上端和下端。

在本方案中，所述上管板和所述下管板與所述殼體的連接形式均采用焊接結構，使所述第一腔室、所述第二腔室與所述第三腔室均具有可靠的密封性，避免液氯及氯氣以及加熱介質漏至設備以外的環境。有利于所述上管板和所述下管板的安裝保持平行，也有利于所述上管板和所述下管板上開設所述液氯循環管的管孔的對應軸線與所述殼體的軸線位于同一直線上，還有利于所述液氯循環管和所述換熱列管的安裝。

較佳地，所述液氯循環管均焊接于所述上管板和所述下管板，所述換熱列管均焊接于所述上管板和所述下管板。

在本方案中，能最可靠地加強液氯循環管和換熱列管與上管板及下管板的連接強度和密封性，避免在設備使用過程中該連接處出現裂縫或脫落，保證液氯氣化器的結構穩定性和安全可靠性。

在符合本領域常識的基礎上，上述各優選條件，可任意組合，即得本實用新型各較佳實例。

本實用新型的積極進步效果在于：

本實用新型的液氯氣化器，利用位于中心處的液氯循環管實現虹吸式內部自然循環，換熱列管內呈較高流速下的流動沸騰狀態，使得傳熱系數大，并能減緩換熱列管內側的結垢，也將有利于減小設備尺寸；同時結構簡單，便于制造。上封頭管箱內設置的除霧器以及液體經液氯循環管循環的有機組合能實現液滴分離，避免了自氯氣出口送出氯氣的液滴夾帶，從而可省去通常其它型式液氯氣化器所需要在氯氣出口下游單獨設置的氣液分離器設備。

附圖說明

圖1為本實用新型較佳實施例的液氯氣化器的結構示意圖。

附圖標記說明：

殼體1，加熱介質進口11，加熱介質出口12

液氯循環管2

換熱列管3

上封頭管箱4，氯氣出口41，進料口42，除霧器43，上管箱法蘭44

下封頭管箱5，排污口51，下管箱法蘭52

上管板6

下管板7

進料管8

液位計9

具體實施方式

下面通過實施例的方式并結合附圖來更清楚完整地說明本實用新型，但并不因此將本實用新型限制在所述的實施例范圍之中。

在本實用新型的描述中，需要理解的是，術語“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。

如圖1所示，本實用新型的液氯氣化器，其包括有殼體1、液氯循環管2、若干個換熱列管3、上封頭管箱4、下封頭管箱5、上管板6、下管板7、進料管8，上管板6和下管板7分別連接于殼體1的上端和下端，上封頭管箱4密封連接于上管板6的上端，下封頭管箱5密封連接于下管板7的下端，上封頭管箱4與上管板6之間形成第一腔室，上管板6、殼體1與下管板7之間形成第二腔室，下管板7與下封頭管箱5之間形成第三腔室。

上封頭管箱4的底端可設有上管箱法蘭44，上管箱法蘭44通過螺栓連接于上管板6。下封頭管箱5的頂端可設有下管箱法蘭52，下管箱法蘭52通過螺栓連接于下管板7，使得方便于拆裝、更換和維修。為了達到上封頭管箱4與上管板6密封和下封頭管箱5與下管板7密封的效果，上管箱法蘭44與上管板6之間密封連接處有上管箱密封墊片(圖中未示出)，下管箱法蘭52與下管板7之間密封連接處有下管箱密封墊片(圖中未示出)，加強第一腔室和第三腔室的密封性，避免液氯和氯氣向環境泄漏，保證液氯氣化器的安全使用和可靠性。較佳地，上管箱密封墊片和下管箱密封墊片均為金屬纏繞墊，采用這樣的密封結構形式，密封效果好、可靠且節約成本，保證液氯氣化器的安全使用和穩定性。

液氯循環管2和換熱列管3的兩端均分別連接于上管板6和下管板7，且液氯循環管2和換熱列管3均穿過于第二腔室并與第一腔室和第三腔室相連通。為了達到加強上管板6和下管板7與液氯循環管2和換熱列管3之間的連接強度和密封的效果，液氯循環管2均焊接于上管板6和下管板7，換熱列管3均焊接于上管板6和下管板7。較佳地，液氯循環管2與上管板6及下管板7均采用強度焊的形式連接，換熱列管3與上管板6及下管板7采用強度脹加密封焊或強度焊加貼脹的形式連接。避免在液氯氣化器使用過程中該連接處出現裂縫或脫落，保證液氯氣化器的結構穩定性和安全可靠性。

為了達到加強上管板6和下管板7與殼體1之間連接強度和密封的效果，上管板6和下管板7可分別焊接于殼體1的上端和下端。上管板6和下管板7與殼體1的連接形式均采用焊接結構，使第一腔室、第二腔室與第三腔室均具有可靠的密封性，避免發生外漏。同時，有利于上管板6和下管板7的安裝保持平行，方便于上管板6和下管板7上開設液氯循環管2的管孔的對應軸線與殼體1的軸線位于同一直線上，還有利于液氯循環管2和換熱列管3的安裝。

殼體1的側壁設有加熱介質進口11和加熱介質出口12，且加熱介質進口11和加熱介質出口12均與第二腔室相連通。加熱介質在第二腔室中對換熱列管3進行加熱，使換熱列管3內的液氯產生上升流動和沸騰氣化。加熱介質可采用低壓水蒸汽、壓縮后氯氣、熱水或者其它熱氣體等。

當采用低壓水蒸汽、壓縮后氯氣等作為加熱介質，且加熱介質在第二腔室中會發生全部或部分冷凝相變時，可以設計成將加熱介質進口11位于加熱介質出口12的上方。采用這種上進下出的結構型式，有利于第二腔室中加熱介質冷凝液通過下部加熱介質出口12及時排出，避免第二腔室下部因顯著積液而造成傳熱效率下降或有效傳熱面積減少的不足，從而提高液氯氣化器的總傳熱系數及傳熱效率。此外，還便于在加熱介質出口12的連接管道低點設置疏水閥和凝水回收設施。

當采用熱水或熱氣體等單相流體作為加熱介質時，可以設計成加熱介質進口11與加熱介質出口12的位置上、下互換，適合實際生產中的不同需要，增加靈活性。也即當加熱介質采用上進下出的結構型式時，加熱介質與換熱列管3內的流動沸騰側構成逆流換熱，對實際生產中選擇優先控制液氯氣化壓力的平穩比較有利；而當加熱介質采用下進上出的結構型式時，加熱介質側與換熱列管3內的流動沸騰側構成順流換熱，對實際生產中選擇優先控制加熱介質出口12溫度比較有利；而且對于換熱列管3較長的大型液氯氣化器，換熱列管3內下段因受流體靜壓頭的影響，需要在相對較高的溫度下才能沸騰氣化，加熱介質采用下進上出的結構型式也正好與換熱列管3內沸騰氣化溫度自下而上逐漸降低的分布相匹配，有利于提高傳熱效率、節省加熱介質用量及節能。

上封頭管箱4的側壁設有進料口42，進料管8穿過于進料口42并與進料口42密封連接，且進料管8的管口設置于液氯循環管2的正上方并與第一腔室相連通。液氯進料通過進料管8的管口進入第一腔室并與自換熱列管3上升的未氣化的循環液氯混合后流入液氯循環管2中，下降到達第三腔室處后將會分別流向若干換熱列管3，由于經第二腔室中加熱介質的間壁加熱，從而使換熱列管3中上升的液氯被加熱而發生部分氣化并產生氯氣，使得換熱列管3內呈氣液兩相流動沸騰狀態。氣液兩相混合物自換熱列管3上升至上管板6處并進入第一腔室，在第一腔室發生氣液分離，其中密度較大的未氣化液氯與來自進料管8的液氯進料混合后流入液氯循環管2中，密度相對很小的氯氣上升穿過上管板6上側的液層并流向第一腔室的上部。上封頭管箱4的頂部設有氯氣出口41，氯氣出口41與第一腔室相連通。除去液滴后的合格氯氣從氯氣出口41排出后送至下游使用氯氣的裝置系統。

為了達到氯氣出口41在排出時避免液滴夾帶的效果，液氯氣化器還可以包括有除霧器43，除霧器43連接于上封頭管箱4的內壁面，且位于第一腔室中的氯氣出口41下方、進料管8上方。使得氯氣從氯氣出口41排出時避免了液滴夾帶。

換熱列管3內為流動的氣液兩相混合物，從下端到上端隨著氣化率的增加，混合物的密度逐漸變小，而且換熱列管3內混合物的平均密度會顯著低于液氯循環管2內的液氯密度。由于密度差原因，使得液氯循環管2內的液氯會呈降液流動，并推動下封頭管箱5中的液氯流入換熱列管3中，進入到換熱列管3中的液氯被加熱而發生部分氣化，呈氣液兩相流動沸騰狀態較快地上升，使得在液氯氣化器內部由液氯循環管2與換熱列管3組成虹吸式自然循環回路，使得傳熱系數大，并能減緩換熱列管3內側的結垢，也將有利于減小設備尺寸，同時，該液氯氣化器結構簡單，便于制造。

流入換熱列管3中的液氯在第二腔室中的加熱介質作用下受熱氣化，氣液兩相混合物自換熱列管3上升至上管板6處并進入第一腔室，在第一腔室發生氣液分離，氯氣由氯氣出口41排出至下游使用氯氣的裝置系統。同時液氯進料中所帶入的少量三氯化氮會產生積累，由于三氯化氮與液氯相比其密度相對較大，沸點也相對較高，不易氣化，因此，三氯化氮主要在未氣化的液氯中濃縮和富集，在虹吸式自然循環回路中多次反復地經換熱列管3上升氣化，不斷地循環和在液相中富集，并經液氯循環管2流入下封頭管箱5，使三氯化氮能夠較好的富集于下封頭管箱5的內部。為了達到排出富集于下封頭管箱5內部的三氯化氮的效果，下封頭管箱5可設有排污口51，排污口51與第三腔室相連通，通過排污口51排出到含三氯化氮液氯殘液處理系統?？稍O定監測控制，定期檢測第三腔室中三氯化氮的富集濃度，當達到規定濃度時及時通過排污口51排出含一定濃度三氯化氮的液氯殘液。同時，由于除霧器43的分離效果，避免了在氯氣從氯氣出口41排出時三氯化氮的液滴夾帶，省去通常其它型式液氯氣化器所需要在氯氣出口41下游單獨設置的氣液分離器設備，減少排污點，使得液氯氣化器的運行更加安全可靠。

較佳地，液氯循環管2設置于殼體1的中心部，且液氯循環管2的軸線與殼體1的軸線位于同一直線上，若干換熱列管3均勻對稱分布于液氯循環管2的外壁面與殼體1的內壁面之間的區域。使得液氯循環管2和換熱列管3之間形成的虹吸式循環回路流動距離更短且循環流動更順暢，提高液氯氣化器的傳熱系數。

為了達到操作人員觀察液氯氣化器中流動沸騰液氯的效果，液氯氣化器還可以包括有液位計9，液位計9的兩端分別連接于上封頭管箱4和下封頭管箱5的外側壁，且液位計9與第一腔室和第三腔室相連通。從而方便于操作人員觀測換熱管中流動沸騰液氯的表觀密度，以便簡介了解氣化狀態及平均氣化率。

雖然以上描述了本實用新型的具體實施方式，但是本領域的技術人員應當理解，這僅是舉例說明，本實用新型的保護范圍是由所附權利要求書限定的。本領域的技術人員在不背離本實用新型的原理和實質的前提下，可以對這些實施方式做出多種變更或修改，但這些變更和修改均落入本實用新型的保護范圍。