CN101792131A - 插管式槽管分酸装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分体组装结构的插管式槽管分酸装置，包括进酸系统与分酸系统，所述进酸系统包括多个用于将酸液进行分流的出酸管；所述分酸系统包括多个平行排列在干吸塔体内的分酸槽，所述分酸槽内插设有多个分酸分管，所述分酸分管的顶端设有用于溢流的V形堰口，所述分酸分管的管顶端均处于同一水平面内；所述进酸系统的出酸管设置在所述分酸系统的分酸槽底部。本专利通过进酸系统与分酸系统的配合，采用溢流式分酸新工艺，分酸均匀，吸收效率高，且安装、拆卸、维护、清洗均十分方便，有利于设备的大型化以及标准化。

Description

插管式槽管分酸装置

技术领域

本发明涉及化工设备领域，尤指一种用于硫酸生产工艺流程中的分酸装置。

背景技术

硫酸是一种重要的化工基本原料，广泛的应用于各个工业部门。生产硫酸的原料有硫磺、硫铁矿、有色金属冶炼烟气、石油冶炼烟气、硫化氢、二氧化硫和废硫酸等。硫磺、硫铁矿和冶炼烟气是三种主要原料。在硫酸生产工艺流程中，干燥塔和吸收塔(简称干吸塔)是硫酸生产工艺流程中的关键设施，其中安装在干吸塔顶部的分酸装置是干吸塔的重要组成部分。

在20世纪70年代以前，大多数国家的制酸企业在干吸塔上均采用的传统的槽式分酸装置。这种槽式分酸装置是在分酸槽的两侧上口开设锯齿状的堰口，设备运行时，酸液从锯齿状的堰口处溢出后流入塔内填料层中。这种分酸装置结构简易，材质为普通铸铁，所以造价低。但缺点就是布酸点密度不足，分酸不够均匀，且设备笨重，安装拆卸清洗麻烦，因此设备的大型化有困难。后来有人把槽式分酸器改良成“槽式挂管”分酸器，这种槽式挂管分酸器由分酸槽和分酸挂管组成，其特点是简易、可靠，材料也是普通铸铁，但是加工、制造、安装要求严格。生产中往往由于制造和安装达不到设计要求而出现分酸不均匀以及产生酸沫夹带，以致造成腐蚀下游设备等现象。

在20世纪80年代后期，出现了一种管式分酸器，如图1所示，管式分酸器是由一根进酸管3、一根分酸总管4和多根分酸支管2组成。硫酸通过进酸管3，从分酸总管4的中部进入分酸总管4，然后进入分酸总管4两侧的多根分酸支管2中。主管及每根支管下部开两排出酸孔，硫酸从出酸孔中斜向下喷，出酸孔埋在填料层中。管式分酸器分酸比槽式挂管分酸器均匀，酸雾沫夹带也相对较少，但其缺点是：

1、出酸孔易被酸中夹带的填料碎屑或酸泥堵塞，造成分酸不均匀；

2、经向酸分布不均，沿塔周边部位酸的喷淋量偏小；

3、出酸孔的孔径周边被腐蚀而使孔径扩大，造成出酸孔面积过大而分酸不均。

有人曾经在管式分酸器的出酸孔上安装氟塑料喷嘴来防止出酸孔被腐蚀而扩大，但由于氟塑料喷嘴与出酸孔周边相连接的缝隙处容易造成缝隙腐蚀，从而使孔周边加速腐蚀，孔径扩大而使氟塑料喷嘴脱落，造成出酸孔过大而分酸不均匀。

20世纪90年代初，美国孟山都环境化学公司(ECS)开发了一种用“SX”合金制造的槽管式酸分布器，这种酸分布器分酸均匀，防堵塞，少雾沫夹带，低气体压降，少维护，耐腐蚀。但是这种分酸器采用高级合金制作，价格昂贵，而且各部件均焊接成为一体，安装、拆卸、维修、清洗都很麻烦，所以难以推广。

以后又有人研发出一种兼具槽式分酸器和管式分酸器优点的分酸器，但这种分酸器的限流孔板易堵，需要定期清洗；分酸点的密度无法增多；设备笨重、安装拆卸清洗都不方便。

后来又有一种带有“阳极保护”的槽管式分酸器问世，通过给分酸器连续不断的提供阳极电流，促使分酸器材料表面生成纯化膜来提高其耐腐蚀性能，延长使用寿命。但是这种设备要求运行期间不能断电；对酸液中的氟、氯、溴、碘、砷等卤素离子的含量有严格要求；同时也存在安装、拆卸、维修、清洗不方便的问题。

本领域中迫切希望能有一种分酸效果好、吸收效率高、使用寿命长，安装、拆卸、维修、清洗方便且价格低廉的分酸器。

发明内容

本发明的目的是提供一种分体组装式的插管式槽管分酸装置，通过进酸系统与分酸系统的配合，采用溢流式分酸新工艺，分酸均匀，安装、拆卸、维护、清洗均十分方便，有利于设备的大型化以及标准化。

本发明提供的技术方案如下：

一种插管式槽管分酸装置，包括进酸系统与分酸系统，所述进酸系统包括多个用于将酸液进行分流的出酸管；所述分酸系统包括多个平行排列在干吸塔体内的分酸槽，所述分酸槽内插设有多个分酸分管，所述分酸分管的顶端设有用于溢流的V形堰口，所述分酸分管的管顶端均处于同一水平面内；所述进酸系统的出酸管的出酸口设置在所述分酸系统的分酸槽底部。

进一步地，所述进酸系统还包括进酸管、与进酸管相连接的分酸总管，所述分酸总管两端分别与至少两个分酸三通管相连接，所述分酸总管、分酸三通管分别与设置在所述分酸总管下方的分酸三通管连接，所述分酸三通管再与接管连接，所述接管与弯头接管连接，所述弯头接管对应与设置在所述弯头接管下方的出酸管连接。

进一步地，所述进酸管通过进酸直管与所述分酸总管连接；所述接管与所述分酸三通管连接后再与所述弯头接管连接。

进一步地，所述分酸三通管与设置在所述分酸三通管下方的出酸管连接。

进一步地，所述各管道之间通过法兰连接；所述分酸总管与所述分酸三通管的连接法兰中间设置节流孔板。

更进一步地，所述出酸管为倒T形管，所述出酸管的出酸口设置在管道倒T字头的左右两端，这样就可以实现横向出酸。

进一步地，所述分酸槽包括I形分酸槽与A形分酸槽、B形分酸槽，所述A形分酸槽、B形分酸槽与/或所述I形分酸槽通过法兰串联连接形成多组平行排列且水平搁置在干吸塔体内的分酸槽结构，所述分酸槽底部设有多个等距均布的插孔。

更进一步地，所述分酸分管包括分酸直管与分酸弯管，所述分酸直管与所述分酸弯管交替等间隔插设在所述分酸槽底部的插孔内。

进一步地，所述分酸分管的中间部位设有凸起的用于定位和密封的定位扣塞。

本专利的效果在于：

本发明装置包括进酸系统与分酸系统两部分，进酸系统位于分酸系统的上部，进酸系统将酸液首先进行分流，然后流入到分酸系统中，分酸系统再通过溢流式分酸，进一步的将酸液均匀的分布到塔体的所有角落，具体就本专利的附图而言：

进酸系统采用三级分酸，酸液进入进酸管后先是通过分酸三通管分成八份，这是第一级分酸；然后再通过与接管连接的分酸三通管以及两端的弯头接管再分解成二十四份，这是第二级分酸；由于出酸管采用倒T形管，出酸管的出酸孔设置在管道倒T字头的左右两端，这样出酸管又将横向流出的硫酸一分为二，相当于将总的流量分解成了四十八份，然后流入到分酸槽的底部，这是第三级分酸。进入到分酸系统的硫酸，每经过一级分酸，酸液的流速就会减小二到二点五倍，四十八个出酸口的截面积之和是进酸管孔径截面积的四到六倍，所以从出酸口中流出的酸液的流速大为减慢，这样酸液注入到分酸槽中不冲刷，不溅沫，也不起波；又因为设置了节流孔板来进行流速控制，所以能把八组分酸槽内的酸液控制在同一水平面上，所以该分酸装置在运行时八组分酸槽内的酸液面以同样的速度缓慢平稳的上升到插设在分酸槽中的分酸分管顶端的V形堰口处。

分酸系统包括设置在进酸系统下方的八组分酸槽以及插设在分酸槽中的多根分酸分管，分酸槽由I形槽与A形槽、B形槽串联连接组装或者A形槽、B形槽直接串联连接组装，安装在干吸塔的内壁台阶的同一水平面上。分酸分管包括分酸直管与分酸弯管，两种分酸分管交替等间隔插设在分酸槽底部的插孔中，并且保证分酸分管的管顶端部处于同一水平面上，分酸分管顶端的V形堰口是酸液的进口，分酸分管下端的出口是分酸点，均匀密布在分酸槽下方的同一水平面内。当进酸系统的酸液流入到分酸系统的分酸槽中后，酸液面慢慢上升到插设在分酸槽中的分酸分管的V形堰口处，酸液同时开始从每一个分酸分管的V形堰口的底部溢流到分酸分管中，然后再以分酸分管为导向，流向均匀分布的分酸点位置，最后流入到填料层中。

在分酸过程中，进酸系统的进酸量越大，分酸槽内的酸液位置越高，酸液面超过分酸分管顶端的V形堰口底部就越多，溢入分酸分管中的酸液量也就越多，反之，进酸系统的进酸量越小，分酸槽中的酸液位置越低，酸液面超过分酸分管顶端的V形堰口底部就越少，溢入分酸分管中的酸液量也就越少。这样进酸系统的不断进酸与分酸系统的不断分酸，形成了一种动态平衡。所以不论分酸槽中进酸量大小如何变化，酸液的分布总是均匀的，而且即使由于设备材质被腐蚀而造成分酸分管V形堰口底部下降或扩大，但由于每个分酸分管承担的分酸量以及受到的酸液的腐蚀都是一致的，这样，每个分酸分管的V形堰口都会受到一样的腐蚀，从而使腐蚀后的设备的分酸还是均匀的。这也是溢流式分酸工艺流程优于其它工艺流程的重要特征。

在分酸过程中，由于酸液是从远离分酸槽底部的分酸分管顶端的V形堰口溢流进入分酸分管的，是不加压力的，完全依靠酸液本身的重力而自然流淌的，所以不会产生酸雾，不溅沫也不会堵塞。如果因为长时期使用而使分酸槽内沉积了较多的填料碎屑或者酸泥时，只要拔下数根分酸分管就可以清洗分酸槽内的沉积物，非常方便。

本发明插管式槽管分酸装置采用分体组装式的连接方式，进酸系统采用分体组装，将每根管道通过法兰连接起来，分酸系统也采用分体组装，将多个分酸槽根据塔体的大小串联连接成分酸槽组，然后将分酸分管插设到分酸槽组中，这样安装、维修、拆卸、清洗均极为方便，非常有利于设备的大型化与标准化。

由于本发明采用了分体组装式结构与溢流式分酸工艺，其使用寿命要比相同材质的其它分酸装置长得多。根据测算，在正常工况下，用价格相对低廉的稀土高硅镍铬合金铸铁材料制成的本专利装置使用寿命可以达到20年，从而可以与价格昂贵的“SX”不锈钢材质的分酸装置相媲美。

综上，本专利装置分酸均匀，使用寿命长，适应性强，安装、维护、拆卸、清洗均非常方便。

附图说明

图1为现有技术中管式分酸器的结构示意图；

图2为本专利的进酸系统装置的俯视示意图；

图3为图2的右视示意图；

图4为图2的主视示意图；

图5为本专利的分酸系统装置的结构示意图；

图6为分酸系统装置的分酸直管的结构示意图；

图7为分酸系统装置的分酸弯管的结构示意图；

图8为分酸分管在分酸槽中的第一安装示意图；

图9为分酸分管在分酸槽中的第二安装示意图；

图10为分酸直管与分酸弯管在分酸槽中的交替规律示意图；

附图标号说明：

1-塔体  2-分酸支管  3-进酸管  31-进酸直管

41-分酸总管(一)  42-分酸总管(二)  51-分酸三通管(一)

52-分酸三通管(二)  61-接管(一)  62-接管(二)

7-弯头接管  8-端盖法兰  9-出酸管  10-节流孔板

11-I形分酸槽  12-A形分酸槽  13-B形分酸槽  14-分酸分管

141-分酸直管  142-分酸弯管  15-V形堰口  16-定位扣塞

17-出酸口  18-插孔  19-分酸点

具体实施方式

下面结合安装在内径为5000mm的干吸塔体上的插管式槽管分酸装置作为实施例进一步说明本专利的技术方案：

如图2、图3、图4所示，为本专利插管式槽管分酸装置的进酸系统，进酸管3通过进酸直管31与分酸总管(一)41连接，分酸总管(一)41是一个五通管其与两侧的6个分酸总管(二)42连接组成一组分酸总管，分酸总管(二)42是三通管，两端用端盖法兰8封闭。每组分酸总管(41、42)分别与下方的8个分酸三通管(一)51连接，在分酸总管(41、42)与分酸三通管(一)51的连接法兰中间均设置有节流孔板10。8个分酸三通管(一)51的两端分别与16个接管(一)61相连接，16个接管(一)61中其中靠近塔体侧壁的8个接管(一)61直接与8个弯头接管7相连接；另外的8个接管(一)61再与8个分酸三通管(二)52连接，分酸三通管(二)52再通过8个接管(二)62连接到8个弯头接管7上，然后由16个弯头接管7和8个分酸三通管(二)52分别与下方的24个出酸管9连接。出酸管9为倒T形管，出酸管9的出酸口17设置在管道倒T字头的左右两端从而可以横向出酸。

如图5所示，为本专利插管式槽管分酸装置的分酸系统，分酸系统包括八组平行水平排列在干吸塔体1内的分酸槽，分酸槽包括I形分酸槽11与A形分酸槽12、B形分酸槽13，A形分酸槽12或者与B形分酸槽13直接法兰连接形成一组分酸槽，或者A形分酸槽12、B形分酸槽13与I形分酸槽11通过法兰串联连接形成八组平行排列的分酸槽结构。八组分酸槽底部设有708个等距均匀排列的插孔18，在插孔18内插设有708个分酸分管14，如图6、图7所示，分酸分管14包括分酸直管141与分酸弯管142，分酸分管14的中间部位设有凸起的用于定位和密封的定位扣塞16，分酸分管14的顶端设有用于溢流的V形堰口15，分酸分管14的管顶端均处于同一水平面内。在安装分酸分管14时，先在每根分酸分管14的外径的定位扣塞16上缠上四氟带，然后再按照分酸直管141与分酸弯管142交替间隔的规律，分别插入到分酸槽底部设置的孔中，用分酸分管14的定位扣塞16密封住分酸槽底部的孔。

如图8、图9、图10所示，分酸直管141与分酸弯管142交替等间隔插设在分酸槽内，最终使分酸分管14的底端分酸点能够均匀的密布在塔体1内，图10为分酸点分布的示意图，分酸点呈网状交叉密布在塔体1内，没有一个角落遗漏。

在设计本专利装置时，还要注意以下几点：

1、分酸槽的设计与制造

图5为5米塔径干吸塔的分酸装置，共有8组分酸槽，由28个单独的分酸槽组装而成，其中12节I形分酸槽11的尺寸大小相同，均为1200mm×300mm×350mm；沿塔周边的16节A形分酸槽12和B形分酸槽13，他们的宽度、高度与I形分酸槽11相同，但长度和封口端的斜度要根据每个分酸槽在塔体内的位置不同而不同，但最长不超过1500mm，如果槽长超过1500mm，则设计成1200mm长的I形分酸槽11与300mm长的A形或B形分酸槽的组合，以此类推，不管塔径多大，都可以采用三种形状的分酸槽进行组装。

2、分酸点的设计

本专利装置的分酸点的数量是根据干吸塔的塔径、气量、分酸量以及填料的高度来确定的，要达到满意的分酸效果，提高干吸塔的吸收率，布酸点的合理设计非常重要。如图5所示，5米塔的内径面积为19.625平方米，本分酸装置共安装了708根分酸分管，平均每平方米装有36根分酸分管，也就是说该套分酸装置的分酸点为36个/平方米，在通常情况下，插管式槽管分酸装置的分酸点一般设计为28个/平方米、36个/平方米、42个/平方米。

3、分酸分管的设计与制造

分酸分管的材质选用RH85稀土高硅镍铬合金铸铁新材料或其它耐高温浓硫酸腐蚀性能优良的合金材料，分酸分管的制造宜采用高温蜡熔模精密铸造为佳。表面光洁、尺寸精确、晶相结构致密均匀的分酸分管铸件能确保V形堰口处的尺寸不变形，经久耐用，确保良好的分酸效果。

4、不同生产规模的插管式槽管分酸装置的设计和制造

不同生产规模的硫酸生产装置，干吸塔的塔径大小是不一样的，但不管干吸塔的塔径有多大，插管式槽管分酸装置的出酸管与分酸分管的大小。每个分酸槽的高度、宽度以及整套分酸装置分酸分管的孔径之和与进酸总管孔径的比例是不变的。有变化的只是分酸槽的组数以及个数，每组分酸槽的长度，出酸管和分酸分管的数量以及进酸总管和分酸总管的孔径与长度。根据这个原理，可以设计和生产出各种规格的插管式槽管分酸装置。

本领域技术人员应该认识到，上述的具体实施方式只是示例性的，是为了使本领域技术人员能够更好的理解本专利内容，不应理解为是对本专利保护范围的限制，只要是根据本专利所揭示精神所作的任何等同变更或修饰，均落入本专利保护范围。

Claims (9)

1.一种插管式槽管分酸装置，包括进酸系统与分酸系统，其特征在于：

所述进酸系统包括多个用于将酸液进行分流的出酸管；

所述分酸系统包括多个平行排列在干吸塔体内的分酸槽，所述分酸槽内插设有多个分酸分管，所述分酸分管的顶端设有用于溢流的V形堰口，所述分酸分管的管顶端均处于同一水平面内；

所述进酸系统的出酸管的出酸口设置在所述分酸系统的分酸槽底部。

2.根据权利要求1所述的插管式槽管分酸装置，其特征在于：

所述进酸系统还包括进酸管、与进酸管相连接的分酸总管，所述分酸总管两端分别与至少两个分酸三通管相连接，所述分酸总管、分酸三通管分别与设置在所述分酸总管下方的分酸三通管连接，所述分酸三通管再与接管连接，所述接管与弯头接管连接，所述弯头接管对应与设置在所述弯头接管下方的出酸管连接。

3.根据权利要求2所述的插管式槽管分酸装置，其特征在于：

所述进酸管通过进酸直管与所述分酸总管连接；所述接管与所述分酸三通管连接后再与所述弯头接管连接。

4.根据权利要求3所述的插管式槽管分酸装置，其特征在于：

所述分酸三通管与设置在所述分酸三通管下方的出酸管连接。

5.根据权利要求1至4任一权项所述的插管式槽管分酸装置，其特征在于：

所述各管道之间通过法兰连接；所述分酸总管与所述分酸三通管的连接法兰中间设置节流孔板。

6.根据权利要求5所述的插管式槽管分酸装置，其特征在于：

所述出酸管为倒T形管，所述出酸管的出酸口设置在管道倒T字头的左右两端。

7.根据权利要求1所述的插管式槽管分酸装置，其特征在于：

所述分酸槽包括I形分酸槽与A形分酸槽、B形分酸槽，所述A形分酸槽、B形分酸槽与/或所述I形分酸槽通过法兰串联连接形成多组平行排列且水平搁置在干吸塔体内的分酸槽结构，所述分酸槽底部设有多个等距均布的插孔。

8.根据权利要求7所述的插管式槽管分酸装置，其特征在于：

所述分酸分管包括分酸直管与分酸弯管，所述分酸直管与所述分酸弯管交替等间隔插设在所述分酸槽底部的插孔内。

9.根据权利要求8所述的插管式槽管分酸装置，其特征在于：

所述分酸分管的中间部位设有凸起的用于定位和密封的定位扣塞。

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