CN204429258U - 一种用于碳化法生产红矾钠过程中反应液的换热装置系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于碳化法生产红矾钠过程中反应液的换热装置系统，包括：螺旋板式换热器，其为由金属板以中心呈两个对合的e字形向外卷制成分隔的热介质螺旋流道和冷介质螺旋流道的筒体，筒体的外边缘设置有分别与热介质螺旋流道和冷介质螺旋流道连接的热介质入口和第一冷介质入口，筒体底部设置有热介质出口和第一冷介质出口；碳化反应釜，设置有与热介质入口连接的反应液出口和与热介质出口连接的反应液入口；冷介质储罐，设置有与第一冷介质出口连接的第二冷介质入口和与第一冷介质入口连接的第二冷介质出口。本实用新型采用螺旋板式换热器，在处理碳化法制备红矾钠过程中的料液时，可避免阻塞形成，有利于连续均匀地对料液进行降温。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种换热装置系统，特别涉及一种用于碳化法生产红矾钠过程中反应液的换热装置系统。
背景技术
红矾钠(重铬酸钠)的制备由铬矿经焙烧、浸取，获得含铬酸钠的水溶液。铬酸钠水溶液与二氧化碳反应生成重铬酸钠，碳化法生产红矾钠包括中和、预碳化、碳化和电解等工序。中和、预碳化和碳化是用二氧化碳在一定压力和温度下与铬酸钠溶液反应生成重铬酸钠，该反应为放热反应，料液温度随反应进行逐渐升高影响反应进行，在反应过程中通过换热器循环冷却控制反应温度，一般使用管壳式换热器，但是管壳式换热器容易造成堵塞，特别是碳化法制备红矾钠的料液中含有大量沉淀物，更加易堵塞换热器，将严重影响生产进度，同时碳化法制备红矾钠的料液中含有有毒物质，管壳式换热器形成堵塞后处理较困难。
实用新型内容
本实用新型的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。
本实用新型本实用新型还有一个目的是提供一种用于碳化法生产红矾钠过程中反应液的换热装置系统，该换热装置系统采用螺旋板式换热器，由于螺旋板式换热器采用了单流道结构，与管壳式换热器相比流速稳定，可避免阻塞形成。螺旋板式换热器的双螺旋流道能较完全地形成逆流传热且流道较长，有利于连续均匀地对料液进行降温。
为了实现根据本实用新型的这些目的和其它优点，提供了一种用于碳化法生产红矾钠过程中反应液的换热装置系统，包括：
螺旋板式换热器，其由第一金属板以中心呈两个对合的e字形向外卷制成具有彼此分隔的热介质螺旋流道和冷介质螺旋流道的筒体，所述筒体顶部由第二金属板将热介质螺旋流道和冷介质螺旋流道分隔并密封，所述筒体底部由第三金属板将热介质螺旋流道和冷介质螺旋流道分隔并密封，所述筒体的外边缘设置有分别与所述热介质螺旋流道和冷介质螺旋流道连接的热介质入口和第一冷介质入口，所述筒体底部两个对合的e字形向外通过热介质管和冷介质管与所述热介质螺旋流道和冷介质螺旋流道连通形成热介质出口和第一冷介质出口；
碳化反应釜，其上设置有反应液出口和反应液入口，所述反应液出口通过第一管道与所述热介质入口连接，所述反应液入口通过第二管道与所述热介质出口连接；以及
冷介质储罐，其上设置有第二冷介质入口和第二冷介质出口，所述第二冷介质入口通过第三管道与所述第一冷介质出口连接，所述第二冷介质出口通过第四管道与所述第一冷介质入口连接。
优选的是，所述用于碳化法生产红矾钠过程中反应液的换热装置系统还包括：
第一循环泵，其上设置有流量调节阀，所述第一循环泵连接在所述第一管道上；
第二循环泵，其上设置有流量调节阀，所述第二循环泵连接在所述第三管道上；
温度探测器，其包括温度探头和温度显示器，所述温度探头和所述温度显示器连接，所述温度探头设置在所述热介质出口上。
优选的是，所述热介质螺旋流道和所述冷介质螺旋流道内两壁间均匀焊接有定距柱。
优选的是，所述碳化反应釜上设置有料液入口、料液出口、CO2入口和CO2出口。
优选的是，所述冷介质储罐上设置有第三冷介质入口和第四冷介质出口，所述第三冷介质入口和第四冷介质出口分别连接至冷冻机组。
优选的是，所述第二金属板将所述筒体顶部的热介质螺旋流道和冷介质螺旋流道的密封采用焊接密封，所述第三金属板将所述筒体底部的热介质螺旋流道和冷介质螺旋流道的密封采用焊接密封。
本实用新型至少包括以下有益效果：由于采用了螺旋板式换热器，该换热器具有两条间距相同又各自完全独立的螺旋形流道，两种传热介质可进行全逆流流动，大大增强了换热效果，并且由于螺旋通道的曲率是均匀的，液体在设备内流动没有大的转向，总的阻力小，因而可提高设计流速使之具备较高的传热能力，此外，由于螺旋板式换热器采用了单流道结构，与管壳式换热器相比流速稳定，在处理碳化法制备红矾钠过程中产生的含有大量沉淀物的料液时，可避免阻塞形成。螺旋板式换热器的双螺旋流道能较完全地形成逆流传热且流道较长，有利于连续均匀地对料液进行降温，即使两种小温差介质，也能达到理想的换热效果。螺旋板式换热器的另一个特点是从螺旋形流道的中心到壳体全部是由连续不断的金属板卷制而成，这样就完全避免了由于存在不易处理的焊缝或腐蚀集中点而产生的泄漏危险，特别是在碳化法制备红矾钠过程中的料液中含有有毒物质，因此，采用板式换热器换对流道进行清洗，能够将流道中的有毒物质完全冲洗干净，具有很好的清洗效果。此外，由于螺旋板式换热器的流道呈同心状环绕，这种设计使得换热器的结构紧凑，占用空间少。
本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本实用新型所述螺旋板式换热器的结构示意图；
图2为本实用新型所述螺旋板式换热器的仰视图；
图3为本实用新型所述螺旋板式换热器的剖视图；
图4为本实用新型所述用于碳化法生产红矾钠过程中反应液的换热装置系统；
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
图1、图2、图3和图4结合示出了本实用新型用于碳化法生产红矾钠过程中反应液的换热装置系统，其中包括：
螺旋板式换热器1，其由第一金属板10以中心呈两个对合的e字形向外卷制成具有彼此分隔的热介质螺旋流道2和冷介质螺旋流道3的筒体，所述筒体顶部由第二金属板4将热介质螺旋流道2和冷介质螺旋流道3分隔并密封，所述筒体底部由第三金属板13将热介质螺旋流道2和冷介质螺旋流道3分隔并密封，所述筒体的外边缘设置有分别与所述热介质螺旋流道2和冷介质螺旋流道3连接的热介质入口5和第一冷介质入口6，所述筒体底部两个对合的e字形向外通过热介质管8和冷介质管7与所述热介质螺旋流道和冷介质螺旋流道连通形成热介质出口12和第一冷介质出口11；
碳化反应釜14，其上设置有反应液出口30和反应液入口31，所述反应液出口30通过第一管道20与所述热介质入口5连接，所述反应液入口31通过第二管道22与所述热介质出口12连接；以及
冷介质储罐23，其上设置有第二冷介质入口27和第二冷介质出口25，所述第二冷介质入口27通过第三管道32与所述第一冷介质出口连接，所述第二冷介质出口25通过第四管道21与所述第一冷介质入口6连接。
其中，在所述碳化反应釜14中，反应液依次通过所述反应液出口30、所述第一管道20、所述热介质入口5后进入所述热介质螺旋流道2，所述冷介质储罐23中的冷介质依次通过所述第二冷介质出口25、所述第四管道21、所述第一冷介质入口6后进入所述冷介质螺旋流道3，反应液在所述螺旋板式换热器中换热后依次通过所述热介质管8、所述热介质出口12、所述第二管道22、所述反应液入口31返回所述碳化反应釜14，冷介质在所述螺旋板式换热器中换热后依次通过所述冷介质管7、所述第一冷介质出口11、所述第三管道32、所述第二冷介质入口28返回所述冷介质储罐23，以此过程实现对碳化法生产红矾钠过程中反应液的降温。
在另一种实施例中，所述用于碳化法生产红矾钠过程中反应液的换热装置系统还包括：
第一循环泵19，其上设置有流量调节阀，所述第一循环泵19连接在所述第一管道20上；第一循环泵19通过流量调节阀控制反应液的流量，使反应液的换热后的温度达到要求。
第二循环泵29，其上设置有流量调节阀，所述第二循环泵连接在所述第三管道32上；第二循环泵29通过流量调节阀控制换热后的冷介质从低位顺利返回冷介质储罐23。
温度探测器33，其包括温度探头和温度显示器，所述温度探头和所述温度显示器连接，所述温度探头设置在所述热介质出口12上，温度探头能够将探测到的温度显示在温度显示器上，根据显示的温度可以确定在螺旋板式换热器1中换热后的反应液的温度是否符合要求，如果温度未达到要求，可以及时通过调节第一循环泵19上流量调节阀控制进入螺旋板式换热器1中反应液的流量大小，从而使反应液达到所需温度。
在另一种实施例中，所述热介质螺旋流道2和所述冷介质螺旋流道3内两壁间均匀焊接有定距柱9，定距柱9起到支撑所述热介质螺旋流道2和所述冷介质螺旋流道3的作用，能够抵抗流体的压力，同时，定距柱9能够增加反应液和冷介质在换热流道中的湍流从而提高换热效率的作用。
在另一种实施例中，所述碳化反应釜14上设置有料液入口15、料液出口17、CO2入口16和CO2出口18，料液入口15可供铬酸钠水溶液进入碳化反应釜14进行碳化反应，CO2入口16可通入需要反应的CO2，料液出口17将碳化反应完成后的料液输出至下一工段，CO2出口18可将过多的CO2排出碳化反应釜14，保持了碳化反应釜14内压力的稳定。
在另一种实施例中，所述冷介质储罐23上设置有第三冷介质入口26和第四冷介质出口28，所述第三冷介质入口和第四冷介质出口分别连接至冷冻机组24，冷冻机组24可以将在螺旋板式换热器1中换热后冷介质进行循环冷却，并再次输入冷介质储罐23中，达到了资源的循环利用，并且可根据反应液温度的需要，通过冷却机组24使冷介质的温度更高或更低，以此来使反应液的温度达到换热要求。
在另一种实施例中，所述第二金属板将所述筒体顶部的热介质螺旋流道和冷介质螺旋流道的密封采用焊接密封，所述第三金属板将所述筒体底部的热介质螺旋流道和冷介质螺旋流道的密封采用焊接密封，焊接密封可以使热介质螺旋流道2和冷介质螺旋流道3充分的隔开，不会发生热介质和冷介质的泄漏。
这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本实用新型的说明的。对本实用新型用于碳化法生产红矾钠过程中反应液的换热装置系统的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。
如上所述，根据本实用新型，由于采用了螺旋板式换热器，在处理碳化法制备红矾钠过程中产生的含有大量沉淀物的料液时，可避免阻塞形成，螺旋板式换热器的双螺旋流道能较完全地形成逆流传热且流道较长，有利于连续均匀地对料液进行降温，此外，使用第一循环泵19可控制反应液的输送速率，如控制反应液的流速为1m/s，使料液出口温度达到所需温度30℃～40℃。
尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (6)
1.一种用于碳化法生产红矾钠过程中反应液的换热装置系统，其特征在于，包括：
螺旋板式换热器，其为由第一金属板以中心呈两个对合的e字形向外卷制成具有彼此分隔的热介质螺旋流道和冷介质螺旋流道的筒体，所述筒体顶部由第二金属板将热介质螺旋流道和冷介质螺旋流道分隔并密封，所述筒体底部由第三金属板将热介质螺旋流道和冷介质螺旋流道分隔并密封，所述筒体的外边缘设置有分别与所述热介质螺旋流道和冷介质螺旋流道连接的热介质入口和第一冷介质入口，所述筒体底部两个对合的e字形向外通过热介质管和冷介质管与所述热介质螺旋流道和冷介质螺旋流道连通形成热介质出口和第一冷介质出口；
碳化反应釜，其上设置有反应液出口和反应液入口，所述反应液出口通过第一管道与所述热介质入口连接，所述反应液入口通过第二管道与所述热介质出口连接；以及
冷介质储罐，其上设置有第二冷介质入口和第二冷介质出口，所述第二冷介质入口通过第三管道与所述第一冷介质出口连接，所述第二冷介质出口通过第四管道与所述第一冷介质入口连接。
2.如权利要求1所述的用于碳化法生产红矾钠过程中反应液的换热装置系统，其特征在于，还包括：
第一循环泵，其上设置有流量调节阀，所述第一循环泵连接在所述第一管道上；
第二循环泵，其上设置有流量调节阀，所述第二循环泵连接在所述第三管道上；
温度探测器，其包括温度探头和温度显示器，所述温度探头和所述温度显示器连接，所述温度探头设置在所述热介质出口上。
3.如权利要求1所述的用于碳化法生产红矾钠过程中反应液的换热装置系统，其特征在于，所述热介质螺旋流道和所述冷介质螺旋流道内两壁间均匀焊接有定距柱。
4.如权利要求1所述的用于碳化法生产红矾钠过程中反应液的换热装置系统，其特征在于，所述碳化反应釜上设置有料液入口、料液出口、CO2入口和CO2出口。
5.如权利要求1所述的用于碳化法生产红矾钠过程中反应液的换热装置系统，其特征在于，所述冷介质储罐上设置有第三冷介质入口和第四冷介质出口，所述第三冷介质入口和第四冷介质出口分别连接至冷冻机组。
6.如权利要求1所述的用于碳化法生产红矾钠过程中反应液的换热装置系统，其特征在于，所述第二金属板将所述筒体顶部的热介质螺旋流道和冷介质螺旋流道的密封采用焊接密封，所述第三金属板将所述筒体底部的热介质螺旋流道和冷介质螺旋流道的密封采用焊接密封。
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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Denomination of utility model: A heat exchange device system for reaction liquid in the process of producing sodium jarosite by carbonization method Effective date of registration: 20220413 Granted publication date: 20150701 Pledgee: China Construction Bank Corporation Mianyang Branch Pledgor: SICHUAN YINHE CHEMICAL Co.,Ltd. Registration number: Y2022980004215 |
|
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |