CN115055109B - 一种浓硫酸稀释冷却系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及浓硫酸稀释技术领域，具体的说是一种浓硫酸稀释冷却系统，包括壳体，壳体内部左侧转动安装有一号导辊；壳体内部右侧转动安装有二号导辊；一号导辊和二号导辊上安装有过滤带；壳体侧壁设有进液口和进水口；过滤带向下突出部位的两侧安装有三号导辊；过滤带向下位置盛放有导热球；壳体内侧固装风冷机组；过滤带下方有冷却过滤箱；利用导热球与废硫酸接触，既实现接触后降温又起到过滤杂质的作用，可将导热球运送到风冷机组下方，实现导热球冷却降温，同时导热球和过滤带表面粘附的废硫酸和杂质吹落，实现过滤带和导热球的清洁，通过吹球风机和导管实现对导热球的二次降温及循环。
Description
技术领域
本发明涉及浓硫酸稀释技术领域，具体的说是一种浓硫酸稀释冷却系统。
背景技术
工业用浓硫酸含量一般为98％，但在不同行业应用时通常需要稀释到低浓度，如硫酸法二氧化氯发生工艺使用的硫酸原料通常需要60％左右或者77％左右，此浓度的硫酸的购买、运输、存储均存在一定问题。
目前，硫酸稀释一般分为间歇法和连续法操作两种。现硫酸稀释装置基本为两种形式，一是简单结构的三通管混合稀释技术，再将稀酸放入大的储罐之中，稀酸自然冷却，因存在稀释热原因，该工艺已基本淘汰；另一个是采用石墨硫酸稀释冷却器专用设备将稀硫酸冷却至室温，浓硫酸和水在设备的上部混合室混合后，进入下部冷却段进行冷却。传统方法是将浓硫酸和水用泵打到高位槽，将浓硫酸和稀释水通过流量调节阀、单向阀按配比分别从浓酸进口管、稀释水进口管进入石墨硫酸稀释冷却器上部混合室，在混合室内自然混合，该过程存在以下两个问题：1)局部高温，因浓硫酸遇水会放出大量的热量使管道进口及浓酸量较多接触部位腐蚀、冲刷加剧；2)混合不均匀，因两股流体在混合室内向中部汇聚靠自然混合，通过侧面的溢流孔流下后，需在下部的换热段的纵向孔道内进一步混合稀释放热。混合室内存在的高温区可降低混合室寿命，部分厂家将混合室材质由浸渍石墨改成PTFE材质，只是解决了腐蚀问题。混合室内还存在混合不均匀问题尚未解决。
针对上述技术问题，现有技术公开了一种硫酸稀释系统、控制方法及应用(申请号为2021105004935)，该专利申请的浓硫酸贮罐通过管道与上料泵连接，上料泵通过管道与浓硫酸高位罐连接，浓硫酸高位罐通过管道与石墨硫酸稀释冷却器连接；石墨硫酸稀释冷却器通过管道与稀硫酸贮罐连接，稀硫酸贮罐下端通过管道与循环泵连接；循环泵通过管道与稀硫酸冷却器连接，稀硫酸冷却器通过管道与稀硫酸贮罐上端连接；石墨硫酸稀释冷却器上端通过管道与工艺水高位罐连接，工艺水高位罐上设置有软化水进口。该发明避免了浓硫酸直接接触石墨接管内壁的腐蚀和高温冲刷问题；同时浓硫酸通过F4软管在混合室内鼓泡喷出与雾化的喷淋水混合释放溶解热。稀硫酸混合快速均匀，结构简单。
上述方案虽然避免了浓硫酸与石墨接管内部直接接触，但是不直接接触反而一定层度上降低了热交换效率，并且增加设备成本。
针对现有技术中的浓硫酸稀释，发明人通过对浓硫酸稀释设备的研究和调研，提供了一种不同于现有技术的浓硫酸稀释方式，既避免了浓硫酸稀释时的散热问题，又便于浓硫酸与稀释水之间的混合，具有较好的使用效果。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种不同技术构思的浓硫酸稀释冷却系统，可以协同解决浓硫酸稀释时的散热问题、浓硫酸与稀释水的混合问题。
本发明提供的一种浓硫酸稀释冷却系统，包括壳体、一号导辊、二号导辊、三号导辊、过滤带、导热球、风冷机组、冷却过滤箱和回收箱；壳体内部左侧转动安装有一号导辊；壳体内部右侧转动安装有二号导辊；一号导辊和二号导辊上安装有过滤带；壳体侧壁开设有进液口和进水口(图中未画出)，进液口用于通入浓硫酸，进液口用于通入稀释水；进液口下方的过滤带向下突出布置，且过滤带向下突出部位的两侧安装有三号导辊；过滤带向下突出部位盛放有导热球；所述过滤带的前后侧边与壳体内壁接触设置；所述二号导辊与动力电机连接；壳体内侧固定安装有用于对导热球降温的风冷机组；过滤带向下突出部位的下方放置有冷却过滤箱；冷却过滤箱底部开设有出液口；风冷机组下方放置有回收箱；回收箱底部开设有排气口。
作为本发明进一步方式，所述过滤带上过滤孔的形状为非圆形，所述非圆形为正方形、长方形或者三角形等。
作为本发明进一步方式，所述壳体内设有循环单元，循环单元用于实现导热球的循环利用。
作为本发明进一步方式，所述循环单元包括一号吹球风机、一号导管、二号导管和二号吹球风机，一号吹球风机设置在风冷机组右侧，且布置在过滤带下方，一号吹球风机用于将导热球向上方吹到；壳体内壁沿导热球向上运动方向设置有一号导管，一号导管的右上方设置有二号吹球机，二号吹球机用于向左吹动导热球；壳体内壁沿导热球向左运动方向设置有二号导管，二号导管倾斜向下设置并延伸至过滤带向下突出部位正上方。
作为本发明进一步方式，所述导热球表面涂覆有耐酸腐蚀材料，所述耐酸腐蚀材料有镍铬不锈钢或者陶瓷等。
作为本发明进一步方式，所述导热球内设置有永磁铁，所述永磁铁可以优选采用钕铁硼磁铁。
作为本发明进一步方式，所述过滤带上过滤孔为星形，且相邻星形过滤孔之间的间距等于导热球的直径。
作为本发明进一步方式，所述导热球直径为3-8cm，所述导热球直径可为3cm、6cm或者8cm。
作为本发明进一步方式，所述一号导辊通过滑轨安装在壳体内壁，滑轨与直线驱动机构连接。
本发明的有益效果如下：
1.本发明利用导热球与硫酸接触，通过导热球吸收硫酸的热量，实现对硫酸的降温；在硫酸降温的同时，由于本发明的导热球数量众多，导热球相当于过滤层，硫酸从导热球时间的间隙留下，杂质被导热球拦截，从而实现对硫酸的过滤。同时，过滤带的转动会带动导热球运动，这样可以使得浓硫酸和稀释水在导热球的作用下混合，提高混合效果。
2.本发明的过滤带用于配合支撑导热球，避免导热球掉落，并且还用于运输吸热后的导热球至风冷机组处冷却，配合循环单元实现导热球的循环利用，并且通过非圆形的过滤孔，既可以避免导热球在过滤带上滚动，又可以配合风冷机组的风力将导热球上残留的硫酸、杂质从过滤孔垂落，实现导热球的冷却和清洁。
3.本发明通过风冷机组、一号吹球风机和二号吹球风机的设置，可以较好的实现导热球的降温冷却，同时，通过一号吹球风机、二号吹球风机、一号导管和二号导管的配合，实现了导热球的循环利用。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1是本发明的内部结构示意图；
图2是本发明过滤带的结构示意图；
图3是本发明过滤孔与导热球的位置示意图。
图中：壳体1、进液口11、滑轨12、直线驱动机构13、一号导辊2、二号导辊3、三号导辊4、过滤带5、过滤孔51、导热球6、风冷机组7、冷却过滤箱8、出液口81、回收箱9、排气口91、循环单元10、一号吹球风机101、一号导管102、二号导管103、二号吹球风机104。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，下面通过具体实施方式进一步详细说明。
本发明提供的一种浓硫酸稀释冷却系统，包括壳体1、一号导辊2、二号导辊3、三号导辊4、过滤带5、导热球6、风冷机组7、冷却过滤箱8和回收箱9；壳体1内部左侧转动安装有一号导辊2；壳体1内部右侧转动安装有二号导辊3；一号导辊2和二号导辊3上安装有过滤带5；壳体1侧壁开设有进液口11和进水口(图中未画出)；进液口11下方的过滤带5向下突出布置，且过滤带5向下突出部位的两侧安装有三号导辊4；三号导辊4用于支撑起过滤带5，并配合过滤带5形成突出部位，保证了导热球6能够在过滤带5的突出部位保持足够量对硫酸进行过滤；过滤带5向下突出部位盛放有导热球6；所述过滤带5的前后侧边与壳体1内壁接触设置；这样设置可以避免导热球6从过滤带5侧边掉落；所述二号导辊3与动力电机连接；动力电机优选为减速电机，减速电机与二号导辊3动力连接，通过减速电机可以带动二号导辊3转动，二号导辊3可以带动过滤带5转动，从而可以实现导热球6的不断循环；壳体1内侧固定安装有用于对导热球6降温的风冷机组7；过滤带5向下突出部位的下方放置有冷却过滤箱8；冷却过滤箱8底部开设有出液口81；风冷机组7下方放置有回收箱9；回收箱9底部开设有排气口91。
工作人员将浓硫酸和稀释水分别通过进液口11和进水口通入壳体1内，一号导辊2、二号导辊3与三号导辊4转动并带动过滤带5转动，此时浓硫酸和稀释水落入导热球6中，导热球6吸收浓硫酸稀释的热量并对浓硫酸和稀释水进行混合搅拌，降温后的硫酸经过过滤带5落入冷却过滤箱8中，并从底部的出液口81排出冷却过滤箱8外，此时吸收硫酸热量的导热球6被过滤带5向右带动，经过风冷机组7下方时，风冷机组7吹出冷风迅速将导热球6降温，并将导热球6表面的硫酸与杂质吹入回收箱9中，杂质与硫酸将从回收箱9底部的排气口91排出，此时导热球6继续被过滤带5向右带动，经过循环单元10后又落入进液口11下方的过滤带5上。
作为本发明的一种实施方式，所述过滤带5上过滤孔51的形状为非圆形。
本发明的导热球6为圆形，放置在非圆形过滤孔51时会产生缝隙，这些缝隙可以过滤硫酸与杂质，经过风冷机组7时也可以更有效的对导热球6进行降温。
作为本发明的一种实施方式，所述壳体1内设有循环单元10，循环单元10用于实现导热球6的循环利用。
本发明的导热球6经过风冷机组7降温后进入循环单元10，在循环单元10可对导热球6进行第二次降温，并将导热球6吹落进液口11下方，完成一次循环。
作为本发明的一种实施方式，所述循环单元10包括一号吹球风机101、一号导管102、二号导管103和二号吹球风机104，一号吹球风机101设置在风冷机组7右侧，且布置在过滤带5下方，一号吹球风机101用于将导热球6向上方吹动；壳体1内壁沿导热球6向上运动方向设置有一号导管102，一号导管102的右上方设置有二号吹球机104，二号吹球机104的吹风口采用并排布置的喷头，喷头喷出脉冲式的气流将导热球6吹起，可以实现气源的充分精准利用，更容易实现将导热球6吹起，二号吹球机104用于向左吹动导热球6；壳体1内壁沿导热球6向左运动方向设置有二号导管103，二号导管103倾斜向下设置并延伸至过滤带5的突出部位的正上方。
本发明的导热球6经过风冷机组7降温后进入一号吹球风机101上方，此时一号吹球风机101将导热球6吹起，吹气的同时也可以将残留在导热球6表面的硫酸与杂质吹落进回收箱9，并从回收箱9底部的排气口91排出，被吹起的导热球6进入一号导管102，继续上升导热球6被吹出一号导管102时，二号吹球风机104吹动使导热球6向左偏移，落进二号导管103，二号导管103倾斜向下设置，使导热球6向下滚动，滚出二号导管103时落入出液口81下方的过滤带5上。
作为本发明的一种实施方式，所述导热球6表面涂覆有耐酸腐蚀材料。
本发明的导热球6表面涂覆耐腐蚀材料可以避免导热球6被硫酸腐蚀，从而提高导热球6的使用寿命。耐酸腐蚀材料优选采用陶瓷涂层。
作为本发明的一种实施方式，所述导热球6内设置有永磁铁。
本发明通过永磁铁的设置可以使得导热球6之间能够保持接触，从而在过滤带5将导热球6运送至风冷机组7过程中，导热球6能够有序排列，也避免了风冷机组7将导热球6吹散，导致导热球6四处飞散。
作为本发明的一种实施方式，所述过滤带5上过滤孔51为星形，且相邻星形的过滤孔51之间的间距等于导热球6的直径。
本发明的导热球6为圆形，放置在星形的过滤孔51时导热球6与过滤孔51会形成缝隙，这些缝隙可以过滤杂质，导热球6可以卡在星形过滤孔51上，过滤带5转动时可以带动导热球6移动。
作为本发明的一种实施方式，所述导热球6直径为3-8cm。
本发明的导热球6直径的设计，可以保证浓硫酸和稀释水具有较好的散热效果的同时，保证了浓硫酸和稀释水的流通速度。
作为本发明的一种实施方式，所述一号导辊2通过滑轨安装在壳体1内壁，滑轨与直线驱动机构连接。
直线驱动机构13优选为气缸，通过气缸的伸缩带动一号导辊2的左右运动，当一号导辊2向右运动时，一号导辊2和二号导辊3之间的直线距离变短，在导热球6的重力作用下，过滤带5的突出部位继续向下凸出，使得突出部位的容量增大，可以容纳更多的导热球6；反之，当一号导辊2向左运动时，一号导辊2与二号导辊3的直线距离变大，此时过滤带5突出部位收缩，此时突出部位的容积变小，可以容纳导热球6的数量变小。本发明通过气缸的伸缩改变一号导辊2与二号导辊3之间的距离，从而可以调节导热球6的容量，通过导热球6数量的多少，可以控制浓硫酸和稀释水混合及散热时间的长短，提高本发明的适用性。
具体工作原理：
工作人员将浓硫酸和稀释水分别通过进液口11和进水口通入壳体1内，控制器控制减速电机工作，减速电机带动二号导辊3转动，二号导辊3带动过滤带5转动，此时浓硫酸和稀释水落入导热球6中，导热球6吸收浓硫酸稀释的热量并对浓硫酸和稀释水进行混合，降温后的硫酸经过过滤带5落入冷却过滤箱8中，并从底部的出液口81排出冷却过滤箱8外，此时吸收硫酸热量的导热球6被过滤带5向右带动，经过风冷机组7下方时，风冷机组7吹出冷风迅速将导热球6降温，并将导热球6表面的硫酸与杂质吹入回收箱9中，杂质与硫酸将从回收箱9底部的排气口91排出，此时导热球6继续被过滤带5向右带动，导热球6经过风冷机组7降温后进入一号吹球风机101上方，此时一号吹球风机101将导热球6吹起，吹气的同时也可以将残留在导热球6表面的硫酸与杂质吹落进回收箱9，并从回收箱9底部的排气口91排出，被吹起的导热球6进入一号导管102，继续上升导热球6被吹出一号导管102时，二号吹球风机104吹动使导热球6向左偏移，落进二号导管103，二号导管103倾斜向下设置，使导热球6向下滚动，滚出二号导管103时落入出液口81下方的过滤带5上。
为了验证本发明的降温效果，下面将以对比实验方式对本发明的降温效果进行验证。
对比参照设备；由杭州杭盛机械设备有限公司生产的浓硫酸稀释装置(容积9000L，功率12Kw)，本发明的参数(导热球300个，导热球直径6cm，风冷机组风速为4m/s，一号吹球风机7m/s，二号吹球风机5m/s，过滤带速度1.5m/s)。
实验步骤；
步骤一；测量浓度为98％浓硫酸,温度每隔三十分钟测量一次。
步骤二；在将浓硫酸分别通入上述对比参照设备与本发明设备中，将上述浓硫酸稀释成35％稀硫酸。
步骤三；测量上述对比参数设备与本发明设备稀释后稀硫酸的温度，每隔三十分钟统计一次，并统计在下表中。
经上述实验数据可以得出，本发明设备降温效果可以达到与现有技术基本相同的散热效果，并且具有混合效果好的特点。本发明技术方案相较于现有技术提供了一种不同的浓硫酸稀释散热方式，为浓硫酸的稀释散热提供了另外一种方案。
以上描述了本发明的基本工作原理、主要特征和优点，本行业的工作人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制。
Claims (5)
1.一种浓硫酸稀释冷却系统，其特征在于：包括壳体(1)、一号导辊(2)、二号导辊(3)、三号导辊(4)、过滤带(5)、导热球(6)、风冷机组(7)和冷却过滤箱(8)；壳体(1)内部左侧转动安装有一号导辊(2)；壳体(1)内部右侧转动安装有二号导辊(3)；一号导辊(2)和二号导辊(3)上安装有过滤带(5)；壳体(1)侧壁开设有进液口(11)和进水口；进液口(11)下方的过滤带(5)向下突出布置，且过滤带(5)向下突出部位的两侧安装有三号导辊(4)；过滤带(5)向下突出部位盛放有导热球(6)；所述过滤带(5)的前后侧边与壳体(1)内壁接触设置；所述二号导辊(3)与动力电机连接；壳体(1)内侧固定安装有用于对导热球(6)降温的风冷机组(7)；过滤带(5)向下突出部位的下方放置有冷却过滤箱(8)；冷却过滤箱(8)底部开设有出液口(81)；
所述壳体(1)内设有循环单元(10)，循环单元(10)用于实现导热球(6)的循环利用；所述循环单元(10)包括一号吹球风机(101)、一号导管(102)、二号导管(103)和二号吹球风机(104)，一号吹球风机(101)设置在风冷机组(7)右侧，且布置在过滤带(5)下方，一号吹球风机(101)用于将导热球(6)向上吹；壳体(1)内壁沿导热球(6)向上运动方向设置有一号导管(102)，一号导管(102)的右上方设置有所述二号吹球风机(104)，所述二号吹球风机(104)用于向左吹动导热球(6)；壳体(1)内壁沿导热球(6)向左运动方向设置有二号导管(103)，二号导管(103)倾斜向下设置并延伸至过滤带(5)向下突出部位正上方；
所述导热球(6)表面涂覆有耐酸腐蚀材料；
所述导热球(6)内设置有永磁铁。
2.根据权利要求1所述的一种浓硫酸稀释冷却系统，其特征在于：所述过滤带(5)上过滤孔(51)的形状为非圆形；
所述风冷机组(7)下方放置有回收箱(9)；回收箱(9)底部开设有排气口(91)。
3.根据权利要求2所述的一种浓硫酸稀释冷却系统，其特征在于：所述过滤带(5)上过滤孔(51)为星形，且相邻星形过滤孔(51)之间的间距等于导热球(6)的直径。
4.根据权利要求1所述的一种浓硫酸稀释冷却系统，其特征在于：所述导热球(6)直径为3-8cm。
5.根据权利要求1所述的一种浓硫酸稀释冷却系统，其特征在于：所述一号导辊(2)通过滑轨(12)安装在壳体(1)内壁，滑轨(12)与直线驱动机构(13)连接。
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