CN111495124B - 一种石墨制氯化氢综合吸收系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种石墨制氯化氢综合吸收系统，包括有自下而上依次连接的成品液体中间罐、一级吸收段金属筒体、气液汇集器、二级吸收段金属筒体、气液混合器、气液混合室和三级吸收塔；本发明具有结构紧凑，占空小，投资成本低，操作简单，运行费用少的特点。

Description

一种石墨制氯化氢综合吸收系统

技术领域

本发明涉及一种氯化氢吸收塔，特别是一种石墨制氯化氢综合吸收系统。

背景技术

氯化氢在水中的溶解度相当大(1：450)；用水吸收氯化氢生产盐酸的技术比较成熟，是工业副产氯化氢最常规的处理方法。

现阶段最完整的氯化氢吸收及尾气处理工艺系统是由一级降膜吸收器、二级降膜吸收器、三级尾气吸收塔、四级水利喷射泵、五级碱洗塔组成的成套装置，其系统庞大、投资成本高、操作复杂、运行费用高，极大的增加了相关企业的经济和技术负担。

目前国内已有技术的设备是吸收塔和降膜吸收器的二级组合，仅仅实现了一级降膜吸收器和二级尾气吸收的工艺功能，因传统降膜吸收器需要预留外部浮动空间，使得其无法实现更多功能的组合，而且只能使用悬挂式支撑结构；无法实现高塔结构设计，设备单独使用时无法实现尾气达标排放，只能作为尾气处理的附属设备。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种石墨制氯化氢综合吸收系统。本发明具有结构紧凑，占空小，投资成本低，操作简单，运行费用少的特点。

本发明的技术方案：一种石墨制氯化氢综合吸收系统，包括有自下而上依次连接的成品液体中间罐、一级吸收段金属筒体、气液汇集器、二级吸收段金属筒体、气液混合器、气液混合室和三级吸收塔；

所述成品液体中间罐的底部设有吸收液循环出口和成品液体出口，中部设有吸收液进口，上部设有第一氯化氢气体进口；

所述一级吸收段金属筒体与成品液体中间罐连接处的内部设有第一浮动管板，第一浮动管板的过流孔内连接有第一石墨换热管，一级吸收段金属筒体的下端设有第一循环水入口和第一排污口，上端设有第一放空口和第一循环水出口；

所述气液汇集器与一级吸收段金属筒体之间经第一固定管板连接，第一固定管板的过流孔的下侧与第一石墨换热管连接，第一固定管板的过流孔的上侧连接有第一液体再分布成膜器；

所述二级吸收段金属筒体与气液汇集器连接处的内部设有第二浮动管板，第二浮动管板的过流孔内连接有第二石墨换热管，二级吸收段金属筒体的下端设有第二循环水入口和第二排污口，上端设有第二放空口和第二循环水出口；

所述气液混合器与二级吸收段金属筒体之间经第二固定管板连接，第二固定管板的过流孔的下侧与第二石墨换热管连接，第二固定管板的过流孔的上侧连接有第二液体再分布成膜器，气液混合器的下侧设有液体进口，上侧设有气体出口；

所述气液混合室和气液混合器之间阻断连接，气液混合室的下侧设有吸收液出口，上侧设有第二氯化氢气体进口；

所述三级吸收塔与气液混合室导通连接，连接处设有填料支撑板，填料支撑板的上方设有填料层，填料层的上方设有压料板，压料板上方设有喷淋器，喷淋器的一端连接有喷淋液体进口，三级吸收塔的顶端设有上盖板，上盖板上设有尾气出口。

前述的石墨制氯化氢综合吸收系统，所述一级吸收段金属筒体和二级吸收段金属筒体内的第一石墨换热管和第二石墨换热管的外侧分别设有第一折流板和第二折流板。

前述的石墨制氯化氢综合吸收系统，所述第一液体再分布成膜器和第二液体再分布成膜器为石墨短管，石墨短管的上端开有4个V型缺口。

前述的石墨制氯化氢综合吸收系统，所述第一浮动管板和第二浮动管板与外侧的管壁滑动密封连接，滑动密封连接的结构形式为O型圈周向密封结构。

前述的石墨制氯化氢综合吸收系统，所述成品液体中间罐上设有第一液位计。

前述的石墨制氯化氢综合吸收系统，所述气液混合室上设有第二液位计。

前述的石墨制氯化氢综合吸收系统，所述填料层为石墨拉西环散堆填料层。

前述的石墨制氯化氢综合吸收系统，所述第一固定管板与第二浮动管板的过流孔错位设置。

本发明的有益效果

1.本发明氯化氢综合吸收塔是遵循“通过强化设备功能设计，来实现缩短工艺流程”的思路，设计开发的一款新型产品。通过将氯化氢三级吸收及尾气处理等多个操作单元集合在一台设备中同时完成，节省了大量的附属设备和外接管道，是一种一体化设计的环保类石墨设备，具有设备结构紧凑、占用空间小，投资成本低、运行费用底、运行稳定、操作简单、安装维修方便等优势。

2.本发明利用塔体自身高度实现了尾气高空排放，不必另外设置高空排放装置，进一步减少了设备的投资成本。

3.本发明内置浮动管板结构，有效释放了设备热应力载荷，改善了石墨换热管束的受力状态，石墨材质部件只承受内压载荷，高塔所有的外部载荷均分散到金属部件上，规避了石墨材质强度低的问题，从而实现了石墨材质高塔的设计。

4.本发明的内置浮动管板结构，石墨管束热胀冷缩时为内滑动，设备整体外形尺寸不受影响，外接管道、设备也不受制约。

5.本发明的二级吸收段内的石墨管束与一级吸收段内的石墨管束，过流孔中心在管板上的位置为相互交错分布的结构设计，有效实现液体汇集、再混功能，而不必另设防雨帽，进一步简化了设备的结构。

6.本发明的三级吸收塔和二级吸收段之间的连接结构设计，包括外接气体进出口和吸收液体进出口的结构设计，可以实现尾气不达标时，三级吸收塔由常规水吸收到碱液吸收的相互切换，而不会出现混料现象，具有操作方便的优点。

7.本发明的三级吸收塔吸收液采用循环吸收的方式，同时逆流吸收方式，使得气体吸收效果更好，成品盐酸浓度更容易控制。

本发明“氯化氢综合吸收塔”主要应用于氯化氢吸收及尾气处理工艺，同时，也适用于氨气、氯气、二氧化硫、三氧化硫等废气处理，是一种适用范围比较广的“废气处理类”环保工艺系统的核心设备。

附图说明

附图1为本发明的整体结构示意图；

附图2为成品液体中间罐的结构示意图；

附图3为一级吸收段金属筒体的结构示意图；

附图4为二级吸收段金属筒体的结构示意图；

附图5为三级吸收塔的结构示意图；

附图6为第二液体再分布成膜器的结构示意图。

附图标记说明：1-吸收液循环出口；2-第一液位计；3-成品液体中间罐；4-第一氯化氢气体进口；5-第一浮动管板；6-第一循环水入口；7-第一折流板；8-第一放空口；9-第一固定管板；10-气液汇集器；11-第二循环水入口；12-第二折流板；13-第二放空口；14-液体进口；15-气液混合器；16-吸收液出口；17-气液混合室；18-压料板；19-喷淋器；20-上盖板；21-气体出口；22-喷淋液体进口；23-填料层；24-三级吸收塔；25-填料支撑板；26-第二液位计；27-第二氯化氢气体进口；28-气体出口，29-第二液体再分布成膜器；30-第二固定管板；31-第二循环水出口；32-二级吸收段金属筒体；33-第二石墨换热管；34-第二排污口；35-第二浮动管板；36-第一液体再分布成膜器；37-第一循环水出口；38-一级吸收段金属筒体；39-第一石墨换热管；40-第一排污口；41-上接管法兰；42-吸收液进口；43-成品液体出口。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。

本发明的实施例

一种石墨制氯化氢综合吸收系统，如附图1-6所示，包括有自下而上依次连接的成品液体中间罐3、一级吸收段金属筒体38、气液汇集器10、二级吸收段金属筒体32、气液混合器15、气液混合室17和三级吸收塔24；成品液体中间罐3、一级吸收段金属筒体38、气液汇集器10、二级吸收段金属筒体32、气液混合器15、气液混合室17和三级吸收塔24均为钢制内衬高分子材料所制，成品液体中间罐3的上端经上接管法兰41与一级吸收段金属筒体38连接，而一级吸收段金属筒体38与气液汇集器10，气液汇集器10与二级吸收段金属筒体32，二级吸收段金属筒体32与气液混合器15，以及气液混合器15与气液混合室17之间均为法兰连接；所述成品液体中间罐3的底部设有吸收液循环出口1和成品液体出口43，中部设有吸收液进口42，上部设有第一氯化氢气体进口4；所述一级吸收段金属筒体38与成品液体中间罐3连接处的内部设有第一浮动管板5，第一浮动管板5的过流孔内连接有第一石墨换热管39，一级吸收段金属筒体38的下端设有第一循环水入口6和第一排污口40，上端设有第一放空口8和第一循环水出口37；所述气液汇集器10与一级吸收段金属筒体38之间经第一固定管板9连接，第一固定管板9的过流孔的下侧与第一石墨换热管39连接，第一固定管板9的过流孔的上侧连接有第一液体再分布成膜器36；所述二级吸收段金属筒体32与气液汇集器10连接处的内部设有第二浮动管板35，第二浮动管板35的过流孔内固定连接有第二石墨换热管33，二级吸收段金属筒体32的下端设有第二循环水入口11和第二排污口34，上端设有第二放空口13和第二循环水出口31；所述气液混合器15与二级吸收段金属筒体32之间经第二固定管板30连接，第二固定管板30的过流孔的下侧与第二石墨换热管33固定连接，第二固定管板30的过流孔的上侧连接有第二液体再分布成膜器29，气液混合器15的下侧设有液体进口14，上侧设有气体出口28，第二液体再分布成膜器29的上部高于液体进口14150-200mm；所述气液混合室17和气液混合器15之间阻断连接，气液混合室17的下侧设有吸收液出口16，上侧设有第二氯化氢气体进口27；所述三级吸收塔24与气液混合室17导通连接，连接处设有填料支撑板25，填料支撑板25的上方设有填料层23，填料层23的上方设有压料板18，压料板18上方设有喷淋器19，喷淋器19的一端连接有喷淋液体进口22，三级吸收塔24的顶端设有上盖板20，上盖板20上设有尾气出口21。

上述实施例的工作过程是：

1、气体流通路径

待处理的氯化氢气体通过第一氯化氢气体进口4连续进入到成品液体中间罐3的上部空间，进一步向上流入一级吸收段石墨换热管束的第一石墨换热管39内，与第一石墨换热管39沿内壁下流的吸收液膜进行逆流接触传质，氯化氢气体被吸收的同时释放出吸收热，吸收热被一级吸收段服务侧的壳程冷却水通过间壁式换热的方式带走，使得吸收向着有利方向进行；此过程约有60％的氯化氢气体被吸收。

未被吸收的氯化氢气体继续向上进入气液汇集器10，混合重新分配，向上流入二级吸收段石墨换热管束的第二石墨换热管33内，与第二石墨换热管33沿内壁下流的吸收液膜进行逆流接触传质，氯化氢气体被吸收的同时释放出吸收热，吸收热被二级吸收段服务侧的壳程冷却水通过间壁式换热的方式带走，使得吸收向着有利方向进行；此过程约有40％的氯化氢气体被吸收。

剩余未被吸收的微量氯化氢气体和杂质尾气继续向上进入气液混合器15，汇集混合后，经气体出口28流出气液混合器15，再经第二氯化氢气体进口27进入三级吸收塔24下部的气液混合室17(工作时气体出口28与第二氯化氢气体进口27之间连接管道)；进一步向上穿过石墨拉西环散堆填料层23，在填料表面与吸收液进行逆流接触、传质、传热，尾气中残余的微氯化氢气体被吸收，同时释放出的热能也被吸收液带走，难于溶解的杂质尾气经设在上盖板20上的气体出口21高空达标排放；完成氯化氢气体吸收及尾气处理的工艺任务。

2、吸收液流通路径

去离子水经三级吸收塔24上部的喷淋液体进口22进入喷淋器19，均匀喷洒到石墨拉西环散堆填料层23上，进一步向下穿过石墨拉西环散堆填料层23，在填料表面与逆流向上的剩余未被吸收的微量氯化氢气体和杂质尾气接触、传质、传热，尾气中残余的微氯化氢气体被去离子水绝热吸收，变成酸性吸收液，同时释放出的热能也被酸性吸收液带走，进入气液混合室17，汇集混合，经吸收液出口16流出气液混合室17，再经液体进口14进入气液混合器15(工作时吸收液出口16与液体进口14之间连接管道)；

酸性吸收液再次混合均匀，液面上升150-200mm后逐渐趋于平稳，到达液体布膜器29上端，进入第二液体再分成布膜器29内壁，形成酸性吸收液膜，进一步下行进入二级吸收段石墨材质换热管束的第二石墨换热管33，与第二石墨换热管33内未被一级吸收段吸收的继续向上的氯化氢气体进行逆流接触传质，酸性吸收液膜吸收氯化氢气体后，盐酸浓度逐渐提高，逐渐变成约17％的稀盐酸向下流入气液汇集器10。

在此工艺段，氯化氢气体被吸收的同时释放出吸收热，稀盐酸温度升高，同时二级吸收段服务侧的壳程冷却水经第二循环水入口11进入二级吸收段金属筒体32，在二级吸收段石墨材质换热管束的第二石墨换热管33的内外壁之间进行间壁式换热，将吸收热及时带走，控制稀盐酸的温度不在继续上升，使得吸收过程向着有利方向进行，完成热量交换工艺任务的服务侧的壳程冷却水经第二循环水出口31流出二级吸收段金属筒体32。

17％的稀盐酸流入气液汇集器10后，实现液体汇集再混功能。

液面上升后逐渐趋于平稳，到达第一液体再分布成膜器36上端，经上端进入第一液体再分布成膜器36内壁，形成向下的稀盐酸液膜，进一步下行进入一级吸收段石墨材质换热管束的第一石墨换热管39，与第一石墨换热管39内向上的待处理的氯化氢气体进行逆流接触传质，稀盐酸液膜吸收氯化氢气体后，盐酸浓度逐渐提高，逐渐变成约33％的浓盐酸向下流入成品液体中间罐3，完成吸收氯化氢制取浓盐酸的工艺任务。

在此工艺段，氯化氢气体被吸收的同时释放出吸收热，浓盐酸温度升高，同时一级吸收段服务侧的壳程冷却水经第一循环水入口6进入一级吸收段金属筒体38，在一级吸收段石墨材质换热管束的第一石墨换热管39的内外壁之间进行间壁式换热，将吸收热及时带走，控制浓盐酸的温度不在继续上升，使得吸收过程向着有利方向进行，完成热量交换工艺任务的服务侧的壳程冷却水经第一循环水出口37流出二级吸收段金属筒体38。

作为优选，所述一级吸收段金属筒体38和二级吸收段金属筒体32内的第一石墨换热管39和第二石墨换热管33的外侧分别设有第一折流板7和第二折流板12，在第一折流板7和第二折流板12的作用下，可以控制冷却水的流动方向并提高换热效率。

作为优选，所述第一液体再分布成膜器36和第二液体再分布成膜器29为石墨短管，石墨短管的上端开有4个V型缺口。吸收液经上端开有的4个V型缺口的液体流道，切向垂直进入液体再分布成布膜器内壁，形成旋流向下的酸性吸收液膜。

作为优选，所述第一浮动管板5和第二浮动管板35与外侧的管壁滑动密封连接，滑动密封连接的结构形式为O型圈周向密封结构。

作为优选，所述成品液体中间罐3上设有第一液位计2。通过第一液位计2观察控制成品液体中间罐3内酸性吸收液的流量和液位。

作为优选，所述气液混合室17上设有第二液位计26。通过第二液位计26观察控制气液混合室17内酸性吸收液的流量和液位。

作为优选，所述第一固定管板9与第二浮动管板35的过流孔错位设置。由于第一固定管板9与第二浮动管板35的过流孔错位设置，17％的稀盐酸流入气液汇集器10后，不必另设防雨帽即可直接降到气液汇集器10的底部，实现液体汇集再混功能。

本实施例的氯化氢综合吸收塔，与现有技术同等处理能力的三级吸收成套装置的数据对比如下表：表中各项指标数据体现出本发明优势效果。

以上所述，仅为本发明创造较佳的具体实施方式，但本发明创造的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明创造揭露的技术范围内，根据本发明创造的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明创造的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种石墨制氯化氢综合吸收系统，其特征在于：包括有自下而上依次连接的成品液体中间罐（3）、一级吸收段金属筒体（38）、气液汇集器（10）、二级吸收段金属筒体（32）、气液混合器（15）、气液混合室（17）和三级吸收塔（24）；

所述成品液体中间罐（3）的底部设有吸收液循环出口（1）和成品液体出口（43），中部设有吸收液进口（42），上部设有第一氯化氢气体进口（4）；

所述一级吸收段金属筒体（38）与成品液体中间罐（3）连接处的内部设有第一浮动管板（5），第一浮动管板（5）的过流孔内连接有第一石墨换热管（39），一级吸收段金属筒体（38）的下端设有第一循环水入口（6）和第一排污口（40），上端设有第一放空口（8）和第一循环水出口（37）；

所述气液汇集器（10）与一级吸收段金属筒体（38）之间经第一固定管板（9）连接，第一固定管板（9）的过流孔的下侧与第一石墨换热管（39）连接，第一固定管板（9）的过流孔的上侧连接有第一液体再分布成膜器（36）；

所述二级吸收段金属筒体（32）与气液汇集器（10）连接处的内部设有第二浮动管板（35），第二浮动管板（35）的过流孔内连接有第二石墨换热管（33），二级吸收段金属筒体（32）的下端设有第二循环水入口（11）和第二排污口（34），上端设有第二放空口（13）和第二循环水出口（31）；

所述气液混合器（15）与二级吸收段金属筒体（32）之间经第二固定管板（30）连接，第二固定管板（30）的过流孔的下侧与第二石墨换热管（33）连接，第二固定管板（30）的过流孔的上侧连接有第二液体再分布成膜器（29），气液混合器（15）的下侧设有液体进口（14），上侧设有气体出口（28）；

所述气液混合室（17）和气液混合器（15）之间阻断连接，气液混合室（17）的下侧设有吸收液出口（16），上侧设有第二氯化氢气体进口（27）；

所述三级吸收塔（24）与气液混合室（17）导通连接，连接处设有填料支撑板（25），填料支撑板（25）的上方设有填料层（23），填料层（23）的上方设有压料板（18），压料板（18）上方设有喷淋器（19），喷淋器（19）的一端连接有喷淋液体进口（22），三级吸收塔（24）的顶端设有上盖板（20），上盖板（20）上设有尾气出口（21）；

所述第一固定管板（9）与第二浮动管板（35）的过流孔错位设置；

所述第一浮动管板（5）和第二浮动管板（35）与外侧的管壁滑动密封连接，滑动密封连接的结构形式为O型圈周向密封结构。

2.根据权利要求1所述的石墨制氯化氢综合吸收系统，其特征在于：所述一级吸收段金属筒体（38）和二级吸收段金属筒体（32）内的第一石墨换热管（39）和第二石墨换热管（33）的外侧分别设有第一折流板（7）和第二折流板（12）。

3.根据权利要求1所述的石墨制氯化氢综合吸收系统，其特征在于：所述第一液体再分布成膜器（36）和第二液体再分布成膜器（29）为石墨短管，石墨短管的上端开有4个V型缺口。

4.根据权利要求1所述的石墨制氯化氢综合吸收系统，其特征在于：所述成品液体中间罐（3）上设有第一液位计（2）。

5.根据权利要求1所述的石墨制氯化氢综合吸收系统，其特征在于：所述气液混合室（17）上设有第二液位计（26）。

6.根据权利要求1所述的石墨制氯化氢综合吸收系统，其特征在于：所述填料层（23）为石墨拉西环散堆填料层。