CN110028044A - 一种三氧化硫冷凝系统及冷凝方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明属于液体三氧化硫生产装置领域，具体涉及一种三氧化硫冷凝系统及冷凝方法和应用。所述方法包括如下步骤：(1)首先将冷却介质从冷却介质进口输入换热管中，然后从冷却介质出口流出进入冷却介质回收槽中，冷却介质回收槽再将冷却介质送入换热管中，不断循环；(2)当壳体中温度达到设定值后将气态三氧化硫从三氧化硫气体入口处输入壳体中，三氧化硫气体被冷凝后变成液态，从集液器中排出，同时，确保壳体中三氧化硫气体的气压大于换热管中冷却介质的压力。本发明能够有效解决烟气泄漏造成的环境污染和有效解决介质之间泄漏的问题，一旦发生介质之间泄漏，能避免水不会进入酸系统并能快速检测和处理，提升设备的安全性。

Description

一种三氧化硫冷凝系统及冷凝方法和应用

技术领域

本发明属于液体三氧化硫生产装置领域，具体涉及一种三氧化硫冷凝系统及冷凝方法和应用。

背景技术

本发明背景技术中公开的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

目前，生产液体三氧化硫的厂家，其主要设备三氧化硫冷凝器多采用敞口立式换热器或卧式管壳式换热器，其中卧式管壳式换热器又分固定单管板和双管板形式，冷却介质为循环水，敞口立式换热器因设计缺陷太多现已逐步淘汰使用。

在发烟硫酸蒸发、冷却生产液体三氧化硫工业生产过程中，难免会出现泄漏问题，一般发生两种故障，一种是发生两种换热介质相互泄漏，特别是一旦发生水漏进酸系统事故，会迅速降低酸浓并释放大量热量，如果发现处理不及时，会造成严重的设备损害和环境污染事故，这种故障多发生在敞口立式换热器和单管板管壳式换热器，偶发于双管板管壳式换热器。另外一种是烟气泄漏污染环境这种故障多发生在敞口立式换热器和双管板管壳式换热器。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明旨在提供一种三氧化硫冷凝系统及冷凝方法和应用，本发明能够有效解决烟气泄漏造成的环境污染和有效解决介质之间泄漏的问题，一旦发生介质之间泄漏，能避免水进入酸系统并能快速检测和处理，提升设备的安全性。

本发明第一目的：提供一种三氧化硫冷凝器。

本发明第二目的：提供一种三氧化硫冷凝系统。

本发明第三目的：提供一种三氧化硫冷凝方法。

本发明第四目的：提供所述三氧化硫冷凝器、系统及方法的应用。

为实现上述发明目的，本发明公开了下述技术方案：

首先，本发明公开一种三氧化硫冷凝器，包括：壳体、封头、外管板、内管板、换热管、三氧化硫气体入口、集液器、冷却介质进口、冷却介质出口和液位计。

所述壳体为筒状结构且卧式放置，其两端被封头封闭，所述壳体内设置有若干平行壳体中心轴线的换热管，且换热管的两端分别和一外管板连通，所述内管板为两组，位于两组换热管之间，以便于壳程走三氧化硫，管程走冷却介质；且所述外管板、内管板之间设置有空隙。

所述三氧化硫气体入口和集液器均位于内管板之间，且三氧化硫气体入口开设在壳体的一端，而集液器连通在壳体的另一端，且集液器的出口相对于壳体朝下设置，以便于三氧化硫气体被冷却介质冷凝变成液态三氧化硫后，能够通过集液器排出。

所述冷却介质进口和冷却介质出口分别开设在壳体的两端，且均位于封头和外管板之间，所述冷却介质进口位于三氧化硫气体入口的对侧，所述冷却介质出口位于冷却介质进口的对侧。

所述液位计设置在集液器上，通过设置集液器，使冷凝后的三氧化硫存储在集液器中而不是直接排出，这样能够有效的起到液封作用，隔绝气相与液相，提高产品质量；可选地，所述液位计为压差液位计，能够有效控制液位。

作为进一步的技术方案，所述外管板和内管板之间的间隙中还设置有检查口，所述检查口中安装检查阀门或安三氧化硫气体报警装置，以便于快速监测内管板与壳程被冷却介质间的泄漏，并将泄漏的酸和气体密封于空腔内等待处理，避免随意扩散。

作为进一步的技术方案，所述壳体的中间部位开设有气体排放口，且气体排放口中设置有压力调节阀，气体排放口能够及时将没有被冷凝的气体排出，有效控制壳体内部压力，确保壳体内三氧化硫的压力高于管程冷却水压力。

作为进一步的技术方案，所述壳体上还开设有排净口，且所述排净口相对于壳体的中心轴线在冷却介质进口、冷却介质出口的对侧各设置一个，以便于将封头和壳体之间的冷却介质排干净。

作为进一步的技术方案，所述壳体的底部还设置有支架，以便于将整个三氧化硫冷凝器支撑在地面上。

其次，本发明公开一种三氧化硫冷凝系统，包括上述的三氧化硫冷凝器、冷却介质存储箱和冷却介质回收槽。

所述冷却介质存储箱包括箱体、进液口、出液口、溢流口、隔板和补液口。所述进液口和补液口均设置在箱体的顶部，所述出液口设置在箱体的下部，所述溢流口设置在箱体上，且位于设定的限位处，当箱体中的冷却介质超过该限位时，冷却介质从箱体中流出进行回收；所述隔板竖直设置在箱体中，且隔板的上端与补液口齐平。

所述三氧化硫冷凝系统中，出液口与冷却介质进口连通，冷却介质出口与冷却介质回收槽连通，冷却介质回收槽与进液口连通；所述溢流口与冷却介质回收槽连通。

作为进一步的技术方案，所述冷却介质回收槽与进液口之间的连通管路上设置有水泵，以便于将冷却介质回收槽中的冷却介质不断送入冷却介质存储箱中，实现冷却介质的循环使用。

作为进一步的技术方案，所述冷却介质回收槽中设置有在线PH计，以便于监测冷却介质的PH值，确保一旦发现泄露能够及时处理。

再次，本发明公开一种利用上述的三氧化硫冷凝系统进行三氧化硫冷凝的方法，包括如下步骤：

(1)首先将冷却介质从冷却介质进口输入换热管中，然后从冷却介质出口流出进入冷却介质回收槽中，冷却介质回收槽再将冷却介质送入换热管中，不断循环；

(2)当壳体中温度达到设定值后将气态三氧化硫从三氧化硫气体入口处输入壳体中，三氧化硫气体被冷凝后变成液态，从集液器中排出，同时，确保壳体中三氧化硫气体的气压大于换热管中冷却介质的压力。

步骤(2)中，压力设置的原因是：以水为冷却介质进行说明，这样能够有效防止冷凝器内介质之间泄漏后，形成的酸不会进入气体系统，而进入水系统，因为一旦发生水漏进三氧化硫气体系统的情况，这些酸一是会掺杂在液态三氧化硫中，严重影响后续制备的酸浓；二是水漏进三氧化硫气体中形成酸时会释放大量热量，如果发现处理不及时，会造成严重的设备损害和环境污染。

最后，本发明公开所述三氧化硫冷凝器、系统及方法在化工领域中的应用

与现有技术相比，本发明取得了以下有益效果：

(1)本发明通过三氧化硫冷凝器、冷却介质存储箱和冷却介质回收槽以及气体-液体压力之间的搭配设计，彻底解决了冷凝器内介质之间泄漏后水漏进酸系统的问题，从而使水不会进入酸系统，而使酸泄漏进水系统，同时，通过在线PH计的实时监测能被快速检测到并得到及时处理，保障了设备安全。

(2)本发明在外管板和内管板之间的间隙中设置有检查口，所述检查口中安装检查阀门或安三氧化硫气体报警装置，以便于快速监测内管板与壳程被冷却介质间的泄漏，并将泄漏的酸和气体密封于空腔内等待处理，避免随意扩散。

(3)本发明通过设置集液器，使冷凝后的三氧化硫存储在集液器中而不是直接排出，这样能够有效的起到液封作用，隔绝气相与液相，提高产品质量。

(4)本发明通过在壳体的中间部位开设气体排放口以及在气体排放口中设置压力调节阀，不仅能够及时将没有被冷凝的气体排出，还能够有效控制壳体内部压力，确保壳体内三氧化硫的压力高于管程冷却水压力。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明实施例1中三氧化硫冷凝器的结构示意图。

图2为本发明实施例2中三氧化硫冷凝器的结构示意图。

图3为本发明实施例3中三氧化硫冷凝器的结构示意图。

图4为本发明实施例4中三氧化硫冷凝器的结构示意图。

图5为本发明实施例5中冷却介质存储箱的结构示意图。

图6为本发明实施例5中三氧化硫冷凝系统的结构示意图。

图中标记分别代表：1-壳体、2-封头、3-外管板、4-内管板、5-换热管、6-三氧化硫气体入口、7-集液器、8-冷却介质进口、9-冷却介质出口、10-液位计、11-检查口、12-气体排放口、13-排净口、14-支架、15-箱体、16-进液口、17-出液口、18-溢流口、19-隔板、20-补液口、21-冷却介质回收槽、22-水泵。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如前文所述，在钛及钛合金表面制备具有生物活性的二氧化钛膜层已成为目前保持钛及钛合金优异的生物学性能的同时，提高耐磨性最理想的方法之一。因此，本发明提出一种超声辅助感应加热制备纳米结构氧化膜的方法；现结合附图和具体实施方式对本发明进一步进行说明。

实施例1

一种三氧化硫冷凝器，参考图1，包括：壳体1、封头2、外管板3、内管板4、换热管5、三氧化硫气体入口6、集液器7、冷却介质进口8、冷却介质出口9和液位计10。

所述壳体1为筒状结构且卧式放置，其两端被封头2封闭，所述壳体1内设置有若干平行壳体中心轴线的换热管5，且换热管5的两端分别和一外管板3连通，所述内管板4为两组，位于两组换热管5之间，以便于壳程走三氧化硫，管程走冷却介质；且所述外管板3、内管板4之间设置有空隙。

所述三氧化硫气体入口6和集液器7均位于内管板4之间，且三氧化硫气体入口6开设在壳体1的一端，而集液器7连通在壳体1的另一端，且集液器7的出口相对于壳体1朝下设置，以便于三氧化硫气体被冷却介质冷凝变成液态三氧化硫后，能够通过集液器7排出。

所述冷却介质进口8和冷却介质出口9分别开设在壳体1的两端，且均位于封头2和外管板3之间，所述冷却介质进口8位于三氧化硫气体入口6的对侧，所述冷却介质出口9位于冷却介质进口8的对侧。

所述液位计10设置在集液器7上，通过设置集液器7，使冷凝后的三氧化硫存储在集液器7中而不是直接排出，这样能够有效的起到液封作用，隔绝气相与液相，提高产品质量。

实施例2

一种三氧化硫冷凝器，同实施例1，区别在于：参考图2，所述外管板3和内管板4之间的间隙中还设置有检查口11，所述检查口11中安装检查阀门或安三氧化硫气体报警装置，以便于快速监测内管板与壳程被冷却介质间的泄漏，并将泄漏的酸和气体密封于空腔内等待处理，避免随意扩散。

实施例3

一种三氧化硫冷凝器，同实施例2，区别在于：参考图3，所述壳体1的中间部位开设有气体排放口12，且气体排放口12中设置有压力调节阀，气体排放口12能够及时将没有被冷凝的气体排出，有效控制壳体1内部压力，确保壳体内三氧化硫的压力高于管程冷却水压力。

实施例4

一种三氧化硫冷凝器，同实施例1，区别在于：参考图4，所述壳体1上还开设有排净口13，且所述排净口13相对于壳体1的中心轴线在冷却介质进口8、冷却介质出口9的对侧各设置一个，以便于将封头和壳体之间的冷却介质排干净；所述壳体1的底部还设置有支架14，以便于将整个三氧化硫冷凝器支撑在地面上；所述液位计为压差液位计10。

实施例5

一种三氧化硫冷凝系统，参考图5和6，包括实施例1-3任一所述的三氧化硫冷凝器、冷却介质存储箱和冷却介质回收槽21。

所述冷却介质存储箱包括箱体15、进液口16、出液口17、溢流口18、隔板19和补液口20。所述进液口16和补液口20均设置在箱体15的顶部，所述出液口17设置在箱体15的下部，所述溢流口18设置在箱体15上，且位于设定的限位处，当箱体15中的冷却介质超过该限位时，冷却介质从箱体15中流出进行回收；所述隔板19竖直设置在箱体15中，且隔板19的上端与补液口20齐平。

所述三氧化硫冷凝系统中，出液口17与冷却介质进口8连通，冷却介质出口9与冷却介质回收槽21连通，冷却介质回收槽21与进液口16连通；所述溢流口18与冷却介质回收槽21连通。

所述冷却介质回收槽21与进液口16之间的连通管路上设置有水泵22，以便于将冷却介质回收槽21中的冷却介质不断送入冷却介质存储箱中，实现冷却介质的循环使用。

所述冷却介质回收槽21中设置有在线PH计，以便于监测冷却介质的PH值，确保一旦发现泄露能够及时处理。

实施例6

以实施例5所述的三氧化硫冷凝系统为例，一种三氧化硫冷凝的方法，包括如下步骤：

(1)首先将冷却介质从冷却介质进口8输入换热管5中，然后从冷却介质出口9流出进入冷却介质回收槽21中，冷却介质回收槽21再将冷却介质送入换热管5中，不断循环；

(2)当壳体1中温度达到设定值后将气态三氧化硫从三氧化硫气体入口6处输入壳体1中，三氧化硫气体被冷凝后变成液态，从集液器7中排出，同时，确保壳体1中三氧化硫气体的气压大于换热管5中冷却介质的压力。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种三氧化硫冷凝器，其特征在于，包括：壳体、封头、外管板、内管板、换热管、三氧化硫气体入口、集液器、冷却介质进口、冷却介质出口和液位计；

所述壳体为筒状结构且卧式放置，其两端被封头封闭，所述壳体内设置有若干平行壳体中心轴线的换热管，且换热管的两端分别和一外管板连通，所述内管板为两组，位于两组换热管之间，且所述外管板、内管板之间设置有空隙；

所述三氧化硫气体入口和集液器均位于内管板之间，且三氧化硫气体入口开设在壳体的一端，而集液器连通在壳体的另一端，且集液器的出口相对于壳体朝下设置；

所述冷却介质进口和冷却介质出口分别开设在壳体的两端，且均位于封头和外管板之间，所述冷却介质进口位于三氧化硫气体入口的对侧，所述冷却介质出口位于冷却介质进口的对侧；所述液位计设置在集液器上。

2.如权利要求1所述的三氧化硫冷凝器，其特征在于，所述外管板和内管板之间的间隙中还设置有检查口，所述检查口中安装检查阀门或安三氧化硫气体报警装置；优选地，所述液位计为压差液位计。

3.如权利要求1所述的三氧化硫冷凝器，其特征在于，所述壳体的中间部位开设有气体排放口，且气体排放口中设置有压力调节阀。

4.如权利要求1-3任一项所述的三氧化硫冷凝器，其特征在于，所述壳体上还开设有排净口，且所述排净口相对于壳体的中心轴线在冷却介质进口、冷却介质出口的对侧各设置一个。

5.如权利要求1-3任一项所述的三氧化硫冷凝器，其特征在于，所述壳体的底部还设置有支架。

6.一种三氧化硫冷凝系统，其特征在于，包括：如权利要求1-5任一项所述的三氧化硫冷凝器、冷却介质存储箱和冷却介质回收槽；

所述冷却介质存储箱包括箱体、进液口、出液口、溢流口、隔板和补液口；所述进液口和补液口均设置在箱体的顶部，所述出液口设置在箱体的下部，所述溢流口设置在箱体上，且位于设定的限位处，当箱体中的冷却介质超过该限位时，冷却介质从箱体中流出进行回收；所述隔板竖直设置在箱体中，且隔板的上端与补液口齐平；

所述三氧化硫冷凝系统中，出液口与冷却介质进口连通，冷却介质出口与冷却介质回收槽连通，冷却介质回收槽与进液口连通；所述溢流口与冷却介质回收槽连通。

7.如权利要求6所述的三氧化硫冷凝系统，其特征在于，所述冷却介质回收槽与进液口之间的连通管路上设置有水泵。

8.如权利要求6或7所述的三氧化硫冷凝系统，其特征在于，所述冷却介质回收槽中设置有在线PH计。

9.利用权利要求6-8任一项所述的三氧化硫冷凝系统进行三氧化硫冷凝的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)首先将冷却介质从冷却介质进口输入换热管中，然后从冷却介质出口流出进入冷却介质回收槽中，冷却介质回收槽再将冷却介质送入换热管中，不断循环；

(2)当壳体中温度达到设定值后将气态三氧化硫从三氧化硫气体入口处输入壳体

中，三氧化硫气体被冷凝后变成液态，从集液器中排出，同时，确保壳体中三氧化硫气体的气压大于换热管中冷却介质的压力。

10.如权利要求1-5任一项所述的三氧化硫冷凝器和/或权利要求6-8任一项所述的三氧化硫冷凝系统和/或权利要求9所述的方法在化工领域中的应用。