CN113600045A - 一种混酸系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种混酸系统，包括酸水混合器、酸酸混合器和进酸管；进酸管水平设置在硫酸干吸循环槽体的一端的侧位底部，酸酸混合器和酸水混合器沿着进酸管的进酸方向依次平行布置，从硫酸干吸循环槽体顶部竖直插入硫酸干吸循环槽体内部，酸水混合器最底部一层喷射孔中心及酸酸混合器下端面均与进酸管的水平中心线相齐。生产运行时，从进酸管进入的出塔酸与酸酸混合器串入酸混合形成横向湍流，继而与径向喷射工艺水(或稀硫酸)和酸水混合器垂向进酸形成的稀释反应扩散区相遇并瞬时完成均质均热的湍流扩散混合。该系统具有装置先进、性能优异、混酸均匀、抗蚀耐用、便于制造及维检的优势，可实现装置的长周期安全稳定运行。
Description
技术领域
本发明涉及硫酸生产中干吸工序的混酸设备，具体涉及一种混酸系统。
背景技术
硫酸生产中原料气的干燥和三氧化硫的吸收所采用的干燥酸和吸收酸为不同浓度的浓硫酸，因系统水平衡的需要，干燥和吸收过程需进行必要的串酸和工艺水补充，干吸酸相常规流程为循环酸经泵前均匀混合、泵后冷却进塔或产串出，以维持干燥和吸收过程进塔酸及产出酸浓度的相对稳定。混酸系统的性能决定着混酸均匀性，混酸系统的结构、材质、过程控制是性能保证和耐久性使用的关键，混酸装置一旦破损失效或配置不合理，直接导致混酸不均匀、循环酸浓度波动大，影响干燥和吸收效率，极易酿成尾排污染事故，同时因槽顶空间硫酸雾滴积存将造成循环酸泵、循环槽孔等严重腐蚀。传统混酸系统通常为套管式管内混酸结构，采用特种耐酸合金或钢制双面衬聚四氟乙烯类材料制造，因酸水混合时剧烈反应、大量放热，酸液在管内沸腾、热量集中，特种耐酸合金构件仍存在较高的腐蚀率、聚四氟乙烯类衬层结构受热后易鼓胀变形破损，存在混酸装置制造成本高、维修更换频繁、影响生产正常运行、使用寿命较短的疑难问题，国内外硫酸生产企业针对干吸工序混酸系统的研发始终处于持续优化改进之中。
发明内容
针对现有国内外硫酸生产工艺中混酸过程存在的问题，本发明的目的在于，提供一种硫酸干吸循环槽内径向喷射湍流扩散型混酸系统，解决混酸装置制造成本高、使用寿命较短、混酸效果不理想的问题，规避了混酸装置失效易诱发环境污染以及维修更换影响生产的安全生产隐患。
本发明所采用的技术方案为：一种混酸系统，所述混酸系统包括所述混酸系统包括酸水混合器(1)、酸酸混合器(2)和进酸管(3)；所述酸水混合器(1)、酸酸混合器(2)从硫酸干吸循环槽体顶部竖直插入硫酸干吸循环槽体内部，所述进酸管(3)水平设置在硫酸干吸循环槽体的一端椭圆封头的侧位底部，所述酸酸混合器(2)、酸水混合器(1)沿着进酸管(3)的进酸方向依次平行布置，所述酸酸混合器(2)、酸水混合器(1)的下端均与进酸管(3)的水平中心线相齐。
进一步的，所述酸水混合器(1)包括进料喷射管(11)、等径三通管(12)、第一套管(13)；所述酸酸混合器(2)由异径三通管(21)、第二套管(22)。所述进料喷射管(11)包括连接头(111)、中心管(112)；所述连接头(111)与等径三通管(12)通过法兰连接，所述中心管(112)穿经等径三通管(12)和第一套管(13)进入硫酸干吸循环槽内，所述中心管(112)尾端设有丝堵(113)。
进一步的，所述中心管(112)下部设有规则布置的多层径向喷射孔；所述第一套管(13)由耐酸合金翻边管(131)内嵌聚四氟乙烯模压翻边管(132)配装而成；翻边环板外径尺寸与设置在硫酸干吸循环槽体上的连接管的法兰尺寸一致，所述第一套管(13)的翻边环板装配在连接管的法兰上，采用钢衬四氟模压管件的等径三通管(12)的下法兰与连接管的法兰连接，进料喷射管(11)的中心管(112)穿经等径三通管(12)和第一套管(13)伸入硫酸干吸循环槽内，进料喷射管(11)的连接头(111)的下法兰与等径三通管(12)的上法兰配装连接。
进一步的，所述中心管(112)采用聚四氟乙烯模压厚壁管，中心管(112)下部设有规则布置的多层径向喷射孔；所述径向喷射孔为每层三个，所述每层三个喷射孔水平排布，所述每层三个喷射孔的中心线夹角为120°，相邻两层的相邻径向喷射孔的中心线夹角为60°径向喷射孔的层数和孔径尺寸依据工艺计算确定；中心管(112)的进料介质包括工艺补水和尾气双氧水脱硫系统返回的稀硫酸。
进一步的，所述第二套管(22)由耐酸合金翻边管(221)内嵌聚四氟乙烯模压翻边管(222)配装而成，耐酸合金翻边管(221)及聚四氟乙烯模压翻边管(222)的翻边环板外径尺寸与连接管的法兰密封面尺寸一致。所述第二套管(22)的翻边环板装配在连接管的法兰上，异径三通管(21)的下法兰与连接管的法兰连接。
进一步的，所述异径三通管(21)为钢衬四氟模压管件，所述异径三通管(21)的上管口与低温热回收硫酸管道连接，所述异径三通管(21)中间管口与串入的硫酸管道连接。异径三通管(21)依据串酸流程需要与第二套管(22)配装。
进一步的，第二套管(22)的下端面与进酸管(3)水平中心线相齐平，中心管(112)最底部一层喷射孔的中心线与进酸管(3)水平中心线相齐平，第一套管(13)的下端面距中心管(112)最上部一层喷射孔的水平中心线150mm，中心管(112)外径与聚四氟乙烯模压翻边管(132)内径之间的环隙尺寸不大于20mm。
本发明的有益效果为：
依据流体湍流扩散原理，采用聚四氟乙烯模压材料制作新型混酸装置，从进酸管(3)进入的出塔酸与酸酸混合器(2)串入酸混合形成横向湍流，继而与径向喷射工艺水(或稀硫酸)和酸水混合器(1)垂向进酸形成的稀释反应扩散区相遇并瞬时完成均质均热的湍流扩散混合。经过湍流扩散均匀混合的循环酸流向循环槽后段的液下循环泵。此混酸系统可实现酸水及酸酸快速混合、稀释热迅速分散的均质均热效果和抗腐蚀、经久耐用的目标，具有混酸均匀、抗蚀耐用、调控便捷、结构科学合理、性能先进、便于制造、选材经济、造价低的特点，可有效地维持循环进塔酸浓度控制指标波动幅度不大于0.1％、消除了进塔酸浓大幅度波动对塔效率的不利影响，混酸装置使用寿命不低于8年、大幅度节省或降低维修更换费用，达到生产长周期安全稳定经济运行的理想效果。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的酸水混合器结构示意图；
图3为本发明的酸水混合器喷射孔A-A剖面示意图；
图4为本发明的酸酸混合器结构示意图。
具体实施方式
以下结合实例及附图详述本发明。
参见图1-4，一种混酸系统包括酸水混合器1、酸酸混合器2和进酸管3；进酸管3水平设置在硫酸干吸循环槽的一端椭圆封头的侧位底部，酸水混合器1、酸酸混合器2从硫酸干吸循环槽体顶部竖直插入硫酸干吸循环槽体内部，酸水混合器1的最底部一层喷射孔的中心、酸酸混合器2下端面均位于进酸管3的水平中心线上，所述酸酸混合器2、酸水混合器1平行且沿着进酸管3的进酸方向依次设置。
酸水混合器1由进料喷射管11、等径三通管12、第一套管13组成。酸水混合器1的进料喷射管11由法兰式连接头111、中心管112、中心管尾端丝堵113组装而成；中心管112下部设有规则布置的多层径向喷射孔，每层三个径向喷射孔水平均布、孔中心线夹角为120°，相邻两层的相邻径向喷射孔错位排布、夹角为60°，酸水混合器1的第一套管13由耐酸合金翻边管131内嵌聚四氟乙烯模压翻边管132配装而成；耐酸合金翻边管131和聚四氟乙烯模压翻边管132的翻边环板外径尺寸与设置在硫酸干吸循环槽体的连接管的法兰的尺寸一致。
酸水混合器1的装配顺序为：首先将第一套管13的耐酸合金翻边管131承插装配在硫酸干吸循环槽体上的连接管的法兰上，再将聚四氟乙烯模压翻边管132嵌入耐酸合金翻边管131内，接下来等径三通管12的下法兰落位至聚四氟乙烯模压翻边管132翻边环板上与连接管的法兰连接，然后将进料喷射管11穿经等径三通管12和第一套管13伸入硫酸干吸循环槽体内，进料喷射管11的法兰式连接头111的下法兰与等径三通管12的上法兰配装连接；进料喷射管11的法兰式连接头111的上法兰与工艺补水及脱硫来稀硫酸的管道法兰连接；等径三通管12的中间管口法兰与酸冷器出口的进塔酸总管分流引出的硫酸支管法兰连接。
酸酸混合器2由异径三通管21、第二套管22组成。异径三通管21为钢衬四氟模压管件，酸酸混合器2的第二套管22由耐酸合金管221内嵌聚四氟乙烯模压管222配装而成；耐酸合金管221及聚四氟乙烯模压管222的翻边环板外径尺寸与设置在硫酸干吸循环槽体上的连接管的法兰尺寸一致。
酸酸混合器2的装配顺序为：首先将第一套管22的耐酸合金翻边管221承插装配在硫酸干吸循环槽体上的连接管的法兰上，再将聚四氟乙烯模压翻边管222嵌入耐酸合金翻边管221内，接下来异径三通管21的下法兰落位至聚四氟乙烯模压管222翻边环板上与连接管的法兰连接；异径三通管21的上法兰与低温热回收来酸(酸温120℃、酸浓99.2％)管道法兰连接，中间管口法兰与干燥酸(酸温40℃、酸浓94.5％)或二吸酸(酸温75℃、酸浓98.3％)串入的硫酸管道法兰连接(备注：异径三通管21的中间管口，在酸酸混合器2用于干燥循环槽时连接二吸酸串入的硫酸管道、用于二吸循环槽时连接干燥酸串入的硫酸管道)。
第二套管22的下端面与进酸管3水平中心线相齐；中心管112最底部一层喷水孔的中心线与出塔入槽套管3水平中心线相齐；第一套管13的下端面距中心管112最上部一层喷射孔的水平中心线150mm；中心管112外径与聚四氟乙烯模压翻边管132内径之间的环隙尺寸≤20mm。
技术方案中涉及的管径选取和喷射孔设置均依据工艺计算确定，所有构件的尺寸及选型均按工艺条件依据结构强度计算确定。此混酸系统依据流体湍流扩散原理，使干吸循环槽内前端侧位入槽的出塔酸与垂向入槽的串入酸混合形成横向湍流，继而与径向喷射工艺水水(或稀硫酸)和垂向进酸形成的稀释反应湍流扩散区相遇，并瞬时完成均质均热的三维湍流扩散混合，使酸水及酸酸快速混合、稀释热迅速分散，经过湍流扩散均匀混合的循环酸流向设置在循环槽后段的液下循环泵。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的详细说明，不能理解为对本发明的限制，在不脱离本发明技术路线的前提下，做出基于硫酸干吸循环槽内径向喷射湍流扩散型混酸系统的等同替代，均应视为属于本发明由权利要求书确定的保护范围。
Claims (11)
1.一种混酸系统，所述混酸系统设置硫酸干吸循环槽体上，其特征在于：所述混酸系统包括酸水混合器(1)、酸酸混合器(2)和进酸管(3)；所述酸水混合器(1)、酸酸混合器(2)从硫酸干吸循环槽体顶部竖直插入硫酸干吸循环槽体内部，所述进酸管(3)水平设置在硫酸干吸循环槽体的一端的侧位底部，所述酸酸混合器(2)、酸水混合器(1)沿着进酸管(3)的进酸方向依次平行布置，所述酸酸混合器(2)、酸水混合器(1)的下端均与进酸管(3)的水平中心线相齐。
2.根据权利要求1所述的混酸系统，其特征在于：所述酸水混合器(1)包括等径三通管(12)、进料喷射管(11)以及连接在等径三通管(12)下方的第一套管(13)；所述进料喷射管(11)穿经等径三通管(12)和第一套管(13)进入硫酸干吸循环槽体内，所述进料喷射管(11)与等径三通管(12)通过法兰连接。
3.根据权利要求1所述的混酸系统，其特征在于：所述酸酸混合器(2)包括异径三通管(21)和连接在异径三通管(21)下方的第二套管(22)，所述异径三通管(21)与第二套管(22)通过法兰连接。
4.根据权利要求2所述的混酸系统，其特征在于：所述进料喷射管(11)包括连接头(111)、中心管(112)；所述连接头(111)与等径三通管(12)通过法兰连接，所述中心管(112)穿经等径三通管(12)和第一套管(13)进入硫酸干吸循环槽体内，所述中心管(112)尾端设有丝堵(113)。
5.根据权利要求4所述的混酸系统，其特征在于：所述中心管(112)下部设有规则布置的多层径向喷射孔；所述径向喷射孔为每层三个，所述每层三个喷射孔水平排布，所述每层三个喷射孔的中心线夹角为120°，相邻两层的相邻径向喷射孔的中心线夹角为60°。
6.根据权利要求5所述的混酸系统，其特征在于：所述第一套管(13)的下端面距中心管(112)最上部一层喷射孔的水平中心线150mm，所述中心管(112)最底部一层喷射孔的中心线与进酸管(3)水平中心线重合。
7.根据权利要求6所述的混酸系统，其特征在于：所述第一套管(13)由耐酸合金翻边管(131)内嵌聚四氟乙烯模压翻边管(132)配装而成，所述第一套管(13)的耐酸合金翻边管(131)装配在硫酸干吸循环槽体上的连接管的法兰上，所述等径三通管(12)的下法兰与连接管的法兰连接。
8.根据权利要求7所述的混酸系统，其特征在于：所述中心管(112)的外径与聚四氟乙烯模压翻边管(132)的环隙尺寸≤20mm。
9.根据权利要求3所述的混酸系统，其特征在于：所述第二套管(22)由耐酸合金翻边管(221)内嵌聚四氟乙烯模压翻边管(222)配装而成，所述第二套管(22)的耐酸合金翻边管(221)装配在连接管的法兰上，所述异径三通管(21)的下法兰与连接管的法兰连接，所述第二套管(22)的下端面与进酸管(3)水平中心线重合。
10.根据权利要求6所述的混酸系统，其特征在于：所述进料喷射管(11)采用聚四氟乙烯材质，所述中心管(112)为厚壁管，所述等径三通管(12)为钢衬四氟模压管件。
11.根据权利要求9所述的混酸系统，其特征在于：异径三通管(21)为钢衬四氟模压管件，所述异径三通管(21)的上管口与低温热回收硫酸管道连接，所述异径三通管(21)中间管口与串入的硫酸管道连接。
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