CN203392844U - 具有预热器的副产蒸汽氯化氢合成系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种具有预热器的副产蒸汽氯化氢合成系统，属于化工设备领域。所述具有预热器的副产蒸汽氯化氢合成系统包括副产蒸汽氯化氢合成炉和与之连接的汽包；所述具有预热器的副产蒸汽氯化氢合成系统还包括预热器，所述预热器设置在汽包出水口与钢制的水冷壁炉筒进水口之间；所述预热器具有与之连接的水温检测仪表。本实用新型通过合成炉高温区段设置的钢制水冷壁炉筒，合成段顶部和底部区段设置的石墨材质炉筒，既克服了石墨炉筒强度低和使用温度受限制的缺点，又克服了合成段顶部和底部容易腐蚀的缺点，使氯化氢合成中的热能得到充分利用；又通过设置的预热器，开车前预热，停炉后保温，防止产生冷凝酸腐蚀设备。
Description
技术领域
本实用新型涉及化工设备领域，特别涉及一种具有预热器的副产蒸汽氯化氢合成系统。
背景技术
氯气与氢气反应生成氯化氢时伴随释放出大量反应热：0.5H2+0.5Cl2＝HCl-22.063Kcal/mol，即每合成1千克气态氯化氢放出605.11Kcal热量，相当于0.95kg中压蒸汽的热焓。氯气与氢气在合成炉内以燃烧形式反应生成氯化氢，火焰中心区温度达到2500℃以上，生成的氯化氢气体温度在2000℃以上，这些热量相当可观，完全可以用来副产蒸汽。
对于氯化氢合成中的热能利用，国内主要有二种方法。一种是使用钢制水夹套氯化氢合成炉副产热水。另一种是使用石墨制的氯化氢合成炉副产热水或0.2～0.3Mpa压力的蒸汽。
在实现本实用新型的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：
钢合成炉在炉顶部和底部容易受腐蚀，使用寿命短，副产的热水应用范围有限。
由于石墨是非金属脆性材料，受强度和使用温度的限制，在副产蒸汽时石墨炉筒作为产汽的受压部件，安全上存在一定隐患。采用石墨制的氯化氢合成炉副产的热水或低压蒸汽应用范围同样有限。
发明内容
为了解决现有技术的问题，本实用新型实施例提供了一种具有预热器的副产蒸汽氯化氢合成系统。所述技术方案如下：
本实用新型实施例提供了一种具有预热器的副产蒸汽氯化氢合成系统，所述具有预热器的副产蒸汽氯化氢合成系统包括副产蒸汽氯化氢合成炉和与之连接的汽包；
所述具有预热器的副产蒸汽氯化氢合成系统还包括预热器，所述预热器设置在汽包出水口与钢制的水冷壁炉筒进水口之间；
所述预热器具有与之连接的水温检测仪表。
具体地，所述副产蒸汽氯化氢合成炉的主体结构自下而上分为合成燃烧段、水冷壁蒸汽发生段和氯化氢冷却段；
所述合成燃烧段具有石墨炉底，所述石墨炉底上设置有石墨炉筒和灯头座，所述灯头座连接有石英灯头；
所述石墨炉底端部设置有钢底座，所述石墨炉筒外周设置钢外壳，所述钢外壳与石墨炉底之间具有冷却水道。
具体地，所述水冷壁蒸汽发生段包括水冷壁炉筒，所述水冷壁炉筒的上端部设置上端环形集水箱，所述水冷壁炉筒的下端部设置下端环形集水箱。
具体地，所述水冷壁炉筒为钢制的水冷壁炉筒。
具体地，所述氯化氢冷却段的外部设置具有冷却水通道的钢外壳，所述氯化氢冷却段的内部设置石墨内壁。
具体地，所述氯化氢冷却段具有过渡段，所述过渡段上方设置有块孔式石墨换热块，所述过渡段一侧设置有氯化氢气体出口；
所述石墨换热块具有中间流道，所述石墨换热块上方设置有上封头。
具体地，所述汽包为蒸汽发生分离装置；
所述汽包一端设置有副产蒸汽输出管，另一端设置有补充软水管；
所述汽包通过上升管、下降管与所述水冷壁蒸汽发生段连接组成蒸汽发生系统。
本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
通过合成炉高温区段设置的钢制水冷壁炉筒，合成段顶部和底部区段设置的石墨材质炉筒，既克服了石墨炉筒强度低和使用温度受限制的缺点，又克服了合成段顶部和底部容易腐蚀的缺点，使氯化氢合成中的热能得到充分利用；又通过设置的预热器，开车前预热，停炉后保温，防止产生冷凝酸腐蚀设备。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型实施例提供的具有预热器的副产蒸汽氯化氢合成系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。
本实用新型实施例提供了一种具有预热器的副产蒸汽氯化氢合成系统，参见图1，所述具有预热器的副产蒸汽氯化氢合成系统包括副产蒸汽氯化氢合成炉1、汽包2和预热器3。
具体地，副产蒸汽氯化氢合成炉1的主体结构自下而上分为合成燃烧段11、水冷壁蒸汽发生段12、氯化氢冷却段13；合成燃烧段11的上方设置有水冷壁蒸汽发生段12，水冷壁蒸汽发生段12的上方设置有氯化氢冷却段13；水冷壁蒸汽发生段12与汽包2组成蒸汽发生系统。
具体地，合成燃烧段11有石墨炉底111，石墨炉底111上设置有石墨炉筒112，石墨炉底111底部设置有灯头座113，灯头座113连接有石英灯头114，石墨炉底111端部设置有钢底座115，石墨炉筒112外周设置有钢外壳116，钢外壳116与石墨炉底111之间具有冷却水道。
其中，在合成燃烧段11内设置石墨炉底111、石墨炉筒112，使得副产蒸汽氯化氢合成炉1的底部不易被氯化氢腐蚀。
具体地，水冷壁蒸汽发生段12包括水冷壁炉筒121，水冷壁炉筒121为钢制的水冷壁炉筒，水冷壁炉筒121的上端部设置上端环形集水箱122，水冷壁炉筒121的下端部设置下端环形集水箱123；水冷壁蒸汽发生段12具有钢制水冷壁炉筒121，其结构是由鳍片锅炉钢管焊接成的封闭圆筒，水冷壁炉筒钢管内软水吸收氯化氢气体的反应热后上升，经上集水箱122汇集进入汽包2，部分水汽化成蒸汽产出，部分水与下端环形集水箱123一起循环回流。
具体地，氯化氢冷却段13包括过渡段131，过渡段131上方设置有块孔式石墨换热块132，块孔式石墨换热块132具有中间流道130；过渡段131一侧设置有氯化氢气体出口133，石墨换热块132上方设置有上封头134，氯化氢冷却段13的外部设置形成冷却水通道的钢外壳135，氯化氢冷却段13的内部设置石墨内壁136。
其中，在氯化氢冷却段13内设置石墨内壁136，使得副产蒸汽氯化氢合成炉1的顶部不易被氯化氢腐蚀。
具体地，汽包2为蒸汽发生分离装置，由钢制的水冷壁炉筒121过来的过热水在汽包内闪蒸出蒸汽输出。汽包2通过上升管124、下降管125与水冷壁蒸汽发生段12连接组成蒸汽发生系统。汽包2一端设置有副产蒸汽输出管21，另一端设置有补充软水管22。
具体地，预热器3设置在汽包2出水口与钢制的水冷壁炉筒121进水口之间，具有水温检测仪表31；开车时用来预热系统内软水，停车期间用来保持钢制的水冷壁炉筒121温度维持在100℃以上，防止产生冷凝酸腐蚀设备。
优选地，预热器3是一台列管式换热器。
本实用新型实施例提供的一种具有预热器的副产蒸汽氯化氢合成系统的工作过程是：由缓冲罐来的氯气、氢气经灯头座113进入炉内，在石英灯头114上燃烧合成氯化氢气体，氯化氢气体向上进入蒸汽发生段12的炉腔120内；氯化氢气体的热量传递给水冷壁炉筒121内的软水，软水吸收氯化氢气体的反应热后上升，经上端环形集水箱122会集通过上升管124进入汽包2，部分水汽化成蒸汽经副产蒸汽输出管21产出，其它软水通过下降管125进入水冷壁炉筒下端环形集水箱123，再次进入水冷壁炉筒钢管内，软水在汽包与蒸汽发生段之间依靠密度差不断完成自循环；循环软水在吸收热量产生蒸汽的同时，也将高温氯化氢气体冷却下来。经初步冷却的氯化氢气体进一步向上通过中间流道130进入氯化氢气冷却段13，上升到顶部上封头134后再折返向下，通过石墨换热块132纵向孔与石墨换热块132横向孔内冷却水换热冷却，到达过渡段131后侧向经氯化氢气体出口133输出，冷却后的氯化氢气体温度可以达到40℃以下，可以直接供后续使用。
本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
①热能利用率高。每合成1t氯化氢气体可副产中压蒸汽0.6～0.7t。以生产120t/d高纯盐酸为例，盐酸合成系统装置满负荷生产时日产蒸汽约24吨，蒸汽单价以150.00元/吨计，年开车330天，年创效益约118万元；以生产160t/d氯化氢为例，氯化氢合成系统装置满负荷生产时日产蒸汽约104吨，蒸汽单价以150.00元/吨计，年开车330天，年创效益约514.8万元。
②由于氯化氢合成放热大部分用来发生蒸汽，与常规炉型相比，循环冷却水用量大幅减少。以160t/d氯化氢合成炉来计算，每小时产出的热量为4.026×106kcal/h，这部分热量68％左右以副产蒸汽的形式带走，若以循环冷却水的方式移热，则需消耗458t/h的冷却水量(循环冷却水温升按6℃计)，按一般循环水装置配置需约80kW动力电，电价按0.5元/度计，每年可节约动力电费用约31.6万元。
③氯化氢合成系统副产的中、低压蒸汽可直接并入中、低压蒸汽管网，而副产0.2～0.3MPa蒸汽的合成炉，需要建立单独的蒸汽用户网。本方案可以节省建立单独蒸汽管网的投资。
本实用新型实施例提供的一种具有预热器的副产蒸汽氯化氢合成系统，通过合成炉高温区段设置的钢制水冷壁炉筒，合成段顶部和底部区段设置的石墨材质炉筒，既克服了石墨炉筒强度低和使用温度受限制的缺点，又克服了合成段顶部和底部容易腐蚀的缺点，从而使氯化氢合成的热能利用率提高到70％，副产蒸汽压力可在0.8～1.4MPa间调节，副产蒸汽使用压力可在0.2～1.4MPa间调节，可并入中、低压蒸汽网使用，使热能得到充分利用；又通过设置的预热器，开车前预热，停炉后保温，防止产生冷凝酸腐蚀设备。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种具有预热器的副产蒸汽氯化氢合成系统，所述具有预热器的副产蒸汽氯化氢合成系统包括副产蒸汽氯化氢合成炉和与之连接的汽包；其特征在于，
所述具有预热器的副产蒸汽氯化氢合成系统还包括预热器，所述预热器设置在汽包出水口与钢制的水冷壁炉筒进水口之间；
所述预热器具有与之连接的水温检测仪表。
2.根据权利要求1所述的具有预热器的副产蒸汽氯化氢合成系统，其特征在于，
所述副产蒸汽氯化氢合成炉的主体结构自下而上分为合成燃烧段、水冷壁蒸汽发生段和氯化氢冷却段；
所述合成燃烧段具有石墨炉底，所述石墨炉底上设置有石墨炉筒和灯头座，所述灯头座连接有石英灯头；
所述石墨炉底端部设置有钢底座，所述石墨炉筒外周设置钢外壳，所述钢外壳与石墨炉底之间具有冷却水道。
3.根据权利要求2所述的具有预热器的副产蒸汽氯化氢合成系统，其特征在于，所述水冷壁蒸汽发生段包括水冷壁炉筒，所述水冷壁炉筒的上端部设置上端环形集水箱，所述水冷壁炉筒的下端部设置下端环形集水箱。
4.根据权利要求3所述的具有预热器的副产蒸汽氯化氢合成系统，其特征在于，所述水冷壁炉筒为钢制的水冷壁炉筒。
5.根据权利要求2所述的具有预热器的副产蒸汽氯化氢合成系统，其特征在于，所述氯化氢冷却段的外部设置具有冷却水通道的钢外壳，所述氯化氢冷却段的内部设置石墨内壁。
6.根据权利要求2或5所述的具有预热器的副产蒸汽氯化氢合成系统，其特征在于，
所述氯化氢冷却段具有过渡段，所述过渡段上方设置有块孔式石墨换热块，所述过渡段一侧设置有氯化氢气体出口；
所述石墨换热块具有中间流道，所述石墨换热块上方设置有上封头。
7.根据权利要求2所述的具有预热器的副产蒸汽氯化氢合成系统，其特征在于，
所述汽包为蒸汽发生分离装置；
所述汽包一端设置有副产蒸汽输出管，另一端设置有补充软水管；
所述汽包通过上升管、下降管与所述水冷壁蒸汽发生段连接组成蒸汽发生系统。
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