CN212902770U - 一种电子级硫酸生产系统中用硫酸冷却器 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于硫酸生产领域，提供一种电子级硫酸生产系统中用硫酸冷却器，包括冷却器壳体、位于所述冷却器壳体上部用于固定换热管的固定板、所述冷却器壳体内的换热管及支撑架；所述冷却器壳体分为两层，分别为外层和内层，外层采用304不锈钢材料，内层采用高纯度的聚四氟乙烯层材料；固定板为聚四氟乙烯材料：换热管采用聚四氟乙烯材料，换热管一端的进酸口穿出圆孔、穿入焊接孔并焊接在固定板表面，换热管另一端的出酸口多次规整有序的缠绕支撑架后穿出另一个圆孔、穿入焊接孔并焊接在另一个固定板的表面；本实用新型还包括进水口及出水口；有益效果为：本实用新型耐腐蚀性更强、能满足电子级硫酸生产系统的需求、冷却效果更好。

Description

一种电子级硫酸生产系统中用硫酸冷却器

技术领域

本实用新型属于硫酸生产领域，尤其是涉及一种电子级硫酸生产系统中用硫酸冷却器。

背景技术

电子级硫酸又称高纯硫酸、超纯硫酸，广泛应用于半导体、超大规模集成电路的加工过程，用于硅晶片的清洗和蚀刻、除去晶片上的杂质。电子级硫酸的纯度和清洁度对电子元件的成品率、电子能及可靠性有着重要影响，中国的试剂企业一般将电子级硫酸划分为低尘高纯级、MOS级和BV-Ⅲ级，其中BV-Ⅲ级电子级硫酸的单项金属杂质质量分数不超过1×10^-8。

电子级硫酸具有很强的穿透性，电子级硫酸生产过程中，硫酸冷却器是重要的设备，作用是吸收吸收塔内三氧化硫与水反应产生的热量，以保证吸收过程的持续进行。前期电子级硫酸的生产过程中采用的是列管式冷却器，整体采用304不锈钢，由于硫酸具有强腐蚀性，因此，列管式冷却器使用不久后就被腐蚀，产生的残渣严重影响了电子级硫酸的质量。

因此需研制一种新型硫酸冷却器来满足电子级硫酸生产系统的需求。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提供一种耐腐蚀性更强、能满足电子级硫酸生产系统的需求、冷却效果更好的硫酸冷却器。

本实用新型的技术方案是：

一种电子级硫酸生产系统中用硫酸冷却器，包括冷却器壳体、位于所述冷却器壳体上部用于固定换热管的固定板、所述冷却器壳体内的换热管及支撑架；

所述冷却器壳体分为两层，分别为外层和内层，外层为304不锈钢层，采用304不锈钢材料，内层为聚四氟乙烯层，采用高纯度的聚四氟乙烯层材料；

冷却器壳体顶部设有两个供换热管穿出的圆孔；进一步，两个法兰Ⅰ均固定在冷却器壳体的顶部并分别罩在两个圆孔上；法兰Ⅰ的中心孔与圆孔相对，两个法兰Ⅰ的顶部均设有固定板、法兰Ⅱ，法兰Ⅰ、固定板、法兰Ⅱ三者通过螺栓紧固，固定板上设有与换热管数量相当的焊接孔，焊接孔的内径与换热管的外径相匹配；

其中，所述固定板为聚四氟乙烯材料；所述法兰Ⅰ、法兰Ⅱ均整体涂有聚四氟乙烯层；

所述换热管采用聚四氟乙烯材料，所述换热管一端的进酸口穿出圆孔、穿入焊接孔并焊接在固定板表面，所述换热管另一端的出酸口多次规整有序的缠绕支撑架后穿出另一个圆孔、穿入焊接孔并焊接在另一个固定板的表面；

进一步，所述换热管的数量为多根；进一步，根据系统换热量需求，可灵活增加或减少聚四氟乙烯材料的所述换热管的数量，从而实现冷却器换热面积的改变。

多个所述换热管的进酸口及出酸口均分别在两个固定板表面上呈圆形阵列式等距分布；

所述支撑架采用聚四氟乙烯材料；

进一步，所述支撑架的结构为：所述支撑架包括2个大小不同U型支撑杆、 2个长度相同的竖支撑杆及1个横支撑杆，2个所述U型支撑杆的顶端均穿出冷却器壳体的顶面一段距离，所述支撑杆与冷却器壳体的顶面交接部分焊接进一步使U型支撑杆的位置固定，大的所述U型支撑杆套在小的U型支撑杆外部，

所述U型支撑杆均分为两侧的竖杆与两个竖杆之间的横杆；大的所述U型支撑杆上的竖杆为竖杆Ⅰ，横杆为横杆Ⅰ；小的所述U型支撑杆上的竖杆为竖杆Ⅱ，横杆为横杆Ⅱ；

2个所述竖支撑杆两端分别与大的U型支撑杆上的横杆Ⅰ及小的U型支撑杆上的竖杆Ⅱ焊接；

进一步，2个所述竖支撑杆将竖杆Ⅱ平均分成3段；

所述横支撑杆两端分别焊接在2个竖支撑杆二分之一处；

所述换热管在冷却器壳体内部多次规整有序的缠绕在支撑架上，即所述换热管一端的进酸口穿出圆孔、穿入焊接孔并焊接在固定板表面，所述换热管另一端的出酸口先绕过横杆Ⅱ再绕过右端、所述横支撑杆上部的竖支撑杆再绕过右端、所述横支撑杆下部的竖支撑杆再绕过左端、所述横支撑杆上部的竖支撑杆再绕过横杆Ⅱ然后穿出圆孔穿入焊接孔并焊接在另一个固定板的表面；

进一步，两个所述法兰Ⅱ上均连接用于输送酸的管道；

进一步，本实用新型的冷却的介质为水，本实用新型还包括进水口及出水口，所述进水口及出水口分别位于冷却器壳体的右侧及左侧；

本实用新型的有益效果为：1.单纯采用聚四氟乙烯的冷却器，由于材料所限所以该材料的冷却器结构小、强度小，不能满足大批量电子级硫酸生产的需求，本冷却壳体器分为两层，外层为304不锈钢层起到了支撑作用，保障了本结构的稳定性及强度，内层采用聚四氟乙烯层，充分满足了硫酸行业中耐酸碱、耐腐蚀的需求；2.传统的换热管遭腐蚀后会影响酸的质量，尤其是电子酸对产品杂质含量的要求非常高，本换热管采用聚四氟乙烯材料，具有卓越的耐化学腐蚀性，所以不会出现腐蚀现象进一步保障了酸的质量；在换热过程中换热管由于水的冲击力、自身换热时的压力及其他的影响所以换热管会来回摆动，因此会造成换热管相互间缠绕、打结现象，不但影响了冷却质量，给后期维修造成负担；本实用新型添加了特殊结构的支撑架，换热管在冷却器壳体内部多次规整有序的缠绕在支撑架上，即所述换热管一端的进酸口穿出圆孔、穿入焊接孔并焊接在固定板表面，换热管另一端的出酸口先绕过横杆Ⅱ再绕过右端、横支撑杆上部的竖支撑再绕过右端、横支撑杆下部的竖支撑再绕过左端、横支撑杆下部的竖支撑再绕过左端、横支撑杆上部的竖支撑再绕过横杆Ⅱ然后穿出圆孔穿入焊接孔并焊接在另一个固定板的表面，所以固定了换热管摆动的区域与范围，不会造成缠绕、打结现象；进一步由于换热管在冷却器壳体内部多次规整有序的缠绕在支撑架上，所以本实用新型中的换热管比传统的换热管在冷却器内的长度要长，所以增加了冷却的时间，提高了冷却的效果，实现了硫酸热量向冷却水转移的效果。3.根据系统换热量需求，可灵活增加或减少聚四氟乙烯换热管的数量，从而实现冷却器换热面积的改变。4.由于电子级硫酸具有很强的穿透性，本换热管采用聚四氟乙烯材料、冷却器壳体内层为聚四氟乙烯层、支撑架为聚四氟乙烯材料、法兰Ⅰ、法兰Ⅱ、固定板为聚四氟乙烯材料，所以充分保障了本装置的耐腐蚀性。5.由于多个换热管的进酸口及出酸口均在固定板上呈圆形阵列式等距分布，所以分布均匀有序，便于在冷却器内冷却。

附图说明

图1是本实用新型一种电子级硫酸生产系统中用硫酸冷却器示意图；

图2是换热管缠绕支撑架示意图；

图3是换热管在固定板上分布的俯视图；

图4是换热管与固定板交接处侧视图；

图中：

1、冷却器壳体 1-1、304不锈钢层 1-2、聚四氟乙烯层

2、法兰Ⅰ 3、固定板 4、换热管

5、支撑架 5-1、U型支撑杆 5-2、竖支撑杆

5-3、横支撑杆 5-1-1、竖杆Ⅰ 5-1-2、横杆Ⅰ

5-1-3、竖杆Ⅱ 5-1-4、横杆Ⅱ 4-1、进酸口

4-2、出酸口 6、法兰Ⅱ

具体实施方式

本实施例一种电子级硫酸生产系统中用硫酸冷却器，包括冷却器壳体1、位于所述冷却器壳体1上部用于固定换热管4的固定板3、所述冷却器壳体1内的换热管4及支撑架5；

所述冷却器壳体1分为两层，分别为外层和内层，外层为304不锈钢层 1-1，采用304不锈钢材料，内层为聚四氟乙烯层1-2，采用高纯度的聚四氟乙烯层1-2材料；

冷却器壳体1顶部设有两个供换热管4穿出的圆孔；进一步，两个法兰Ⅰ 2均固定在冷却器壳体1的顶部并分别罩在两个圆孔上；法兰Ⅰ2的中心孔与圆孔相对，两个法兰Ⅰ2的顶部均设有固定板3、法兰Ⅱ6，法兰Ⅰ2、固定板 3、法兰Ⅱ6三者通过螺栓紧固，固定板3上设有与换热管4数量相当的焊接孔，焊接孔的内径与换热管4的外径相匹配；

进一步，所述法兰Ⅰ2通过螺栓与冷却器壳体1连接；

其中，所述固定板3为聚四氟乙烯材料；所述法兰Ⅰ2、法兰Ⅱ6均整体涂有聚四氟乙烯层1-2；

所述换热管4采用聚四氟乙烯材料，所述换热管4一端的进酸口4-1穿出圆孔、穿入焊接孔并焊接在固定板3表面，所述换热管4另一端的出酸口4-2 多次规整有序的缠绕支撑架5后穿出另一个圆孔、穿入焊接孔并焊接在另一个固定板3的表面；

进一步，所述换热管4的数量为多根；进一步，根据系统换热量需求，可灵活增加或减少聚四氟乙烯材料的所述换热管4的数量，从而实现冷却器换热面积的改变。

多个所述换热管4的进酸口4-1及出酸口4-2均分别在两个固定板3表面上呈圆形阵列式等距分布；

所述支撑架5采用聚四氟乙烯材料；

进一步，所述支撑架5的结构为：所述支撑架5包括2个大小不同U型支撑杆5-1、2个长度相同的竖支撑杆5-2及1个横支撑杆5-3，2个所述U型支撑杆 5-1的顶端均穿出冷却器壳体1的顶面一段距离，所述支撑杆与冷却器壳体1 的顶面交接部分焊接进一步使U型支撑杆5-1的位置固定，大的所述U型支撑杆5-1套在小的U型支撑杆5-1外部，

所述U型支撑杆5-1均分为两侧的竖杆与两个竖杆之间的横杆；大的所述 U型支撑杆5-1上的竖杆为竖杆Ⅰ5-1-1，横杆为横杆Ⅰ5-1-2；小的所述U型支撑杆5-1上的竖杆为竖杆Ⅱ5-1-3，横杆为横杆Ⅱ5-1-4；

2个所述竖支撑杆5-2两端分别与大的U型支撑杆5-1上的横杆Ⅰ5-1-2及小的U型支撑杆5-1上的竖杆Ⅱ5-1-3焊接；

进一步，2个所述竖支撑杆5-2将竖杆Ⅱ5-1-3平均分成3段；

所述横支撑杆5-3两端分别焊接在2个竖支撑杆5-2二分之一处；

所述换热管4在冷却器壳体1内部多次规整有序的缠绕在支撑架5上，即所述换热管4一端的进酸口4-1穿出圆孔、穿入焊接孔并焊接在固定板3表面，所述换热管4另一端的出酸口4-2先绕过横杆Ⅱ5-1-4再绕过右端、所述横支撑杆5-3上部的竖支撑杆5-2再绕过右端、所述横支撑杆5-3下部的竖支撑杆 5-2再绕过左端、所述横支撑杆5-3下部的竖支撑杆5-2再绕过左端、所述横支撑杆5-3上部的竖支撑杆5-2再绕过横杆Ⅱ5-1-4然后穿出圆孔穿入焊接孔并焊接在另一个固定板3的表面；

进一步，两个所述法兰Ⅱ6上均连接用于输送酸的管道；

进一步，本实用新型的冷却的介质为水，本实用新型还包括进水口及出水口，所述进水口及出水口分别位于冷却器壳体1的右侧及左侧；

工作时，酸从输送酸的管道经过法兰Ⅱ6进入到换热管4，由于换热管4 采用聚四氟乙烯材料，聚四氟乙烯材料为少量全氟丙基、全氟乙烯基醚与聚四氟乙烯的共聚物，长期使用温度-80--260度，有卓越的耐化学腐蚀性，对所有化学品都耐腐蚀，摩擦系数在塑料中最低，所以不会被腐蚀，不会产生金属渣，而法兰Ⅰ2、法兰Ⅱ6均整体涂有聚四氟乙烯层1-2，所述固定板3为聚四氟乙烯材料，所以也不会被腐蚀；

如图2所示换热管4多次规整有序缠绕支撑架5的过程为：换热管4的出酸口4-2先经过横杆Ⅱ5-1-4的正面、再绕过右端、所述横支撑杆5-3上部的竖支撑杆5-2的反面再绕过右端、所述横支撑杆5-3下部的竖支撑杆5-2的正面再绕过左端、所述横支撑杆5-3上部的竖支撑杆5-2正面再绕过横杆Ⅱ5-1-4 的反面然后经过圆孔、法兰Ⅰ2、穿入焊接孔并焊接在固定板3表面，进一步酸在换热管4内依照上述顺序通过，最终由输送酸的管道输走；在此过程中，由于冷却器壳体1内有源源不断的冷水对换热管4内的酸进行换热降温，所以酸的热量被水带走达到了冷却降温的目的；虽然在换热的过程中，换热管4 受自身的压力及水的冲击力影响会来回摆动，但由于换热管4在冷却器壳体1 内部多次规整有序的缠绕在支撑架5上，所以换热管4的摆动角度、位置有限，不会造成打结、缠绕现象避免了后续维修问题，相比较于单纯采用聚四氟乙烯的冷却器，本冷却器的空间更大，相比与普通的列管式换热器，本换热管 4更长，所以在冷却器内换热的时间更长，冷却效果更好；多个所述换热管4 的进酸口4-1及出酸口4-2均分别在两个固定板3表面上呈圆形阵列式等距分布，所以分布均匀有序，便于在冷却器内冷却。

本实用新型满足了电子级硫酸生产系统的要求。

进一步，换热管4与管板焊接方式可以为同时加热使两者接触面同时熔, 从而使它们结合成个整体。或焊接时使用焊条，将被焊端端面制成定形状的接缝,焊条熔融体滴满缝内,两者被焊件连成一体，进一步保障密封性，确保没有泄漏。

进一步，焊接所述支撑架5时，焊接支撑杆与冷却器壳体1顶面交接部分时也可以采用上述焊接方法；

以上对本实用新型的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。

Claims (8)

1.一种电子级硫酸生产系统中用硫酸冷却器，其特征在于：包括冷却器壳体(1)、位于所述冷却器壳体(1)上部用于固定换热管(4)的固定板(3)、所述冷却器壳体(1)内的换热管(4)及支撑架(5)；

所述冷却器壳体(1)分为两层，分别为外层和内层，外层为304不锈钢层(1-1)，内层为聚四氟乙烯层(1-2)；

冷却器壳体(1)顶部设有两个供换热管(4)穿出的圆孔；进一步，两个法兰Ⅰ(2)均固定在冷却器壳体(1)的顶部并分别罩在两个圆孔上；法兰Ⅰ(2)的中心孔与圆孔相对，两个法兰Ⅰ(2)的顶部均设有固定板(3)、法兰Ⅱ(6)，法兰Ⅰ(2)、固定板(3)、法兰Ⅱ(6)三者通过螺栓紧固，固定板(3)上设有与换热管(4)数量相当的焊接孔，焊接孔的内径与换热管(4)的外径相匹配；

所述换热管(4)采用聚四氟乙烯材料，所述换热管(4)一端的进酸口(4-1)穿出圆孔、穿入焊接孔并焊接在固定板(3)表面，所述换热管(4)另一端的出酸口(4-2)多次规整有序的缠绕支撑架(5)后穿出另一个圆孔、穿入焊接孔并焊接在另一个固定板(3)的表面。

2.根据权利要求1所述的一种电子级硫酸生产系统中用硫酸冷却器，其特征在于：所述支撑架(5)的结构为：所述支撑架(5)包括2个大小不同U型支撑杆(5-1)、2个长度相同的竖支撑杆(5-2)及1个横支撑杆(5-3)，2个所述U型支撑杆(5-1)的顶端均穿出冷却器壳体(1)的顶面一段距离，所述支撑杆与冷却器壳体(1)的顶面交接部分焊接进一步使U型支撑杆(5-1)的位置固定，大的所述U型支撑杆(5-1)套在小的U型支撑杆(5-1)外部；

所述U型支撑杆(5-1)均分为两侧的竖杆与两个竖杆之间的横杆；大的所述U型支撑杆(5-1)上的竖杆为竖杆Ⅰ(5-1-1)，横杆为横杆Ⅰ(5-1-2)；小的所述U型支撑杆(5-1)上的竖杆为竖杆Ⅱ(5-1-3)，横杆为横杆Ⅱ(5-1-4)；

2个所述竖支撑杆(5-2)两端分别与大的U型支撑杆(5-1)上的横杆Ⅰ(5-1-2)及小的U型支撑杆(5-1)上的竖杆Ⅱ(5-1-3)焊接；

所述换热管(4)在冷却器壳体(1)内部多次规整有序的缠绕在支撑架(5)上，即所述换热管(4)一端的进酸口(4-1)穿出圆孔、穿入焊接孔并焊接在固定板(3)表面，所述换热管(4)另一端的出酸口(4-2)先绕过横杆Ⅱ(5-1-4)再绕过右端、所述横支撑杆(5-3)上部的竖支撑杆(5-2)再绕过右端、所述横支撑杆(5-3)下部的竖支撑杆(5-2)再绕过左端、所述横支撑杆(5-3)上部的竖支撑杆(5-2)再绕过横杆Ⅱ(5-1-4)然后穿出圆孔穿入焊接孔并焊接在另一个固定板(3)的表面。

3.根据权利要求2所述的一种电子级硫酸生产系统中用硫酸冷却器，其特征在于：所述固定板(3)为聚四氟乙烯材料，所述支撑架(5)采用聚四氟乙烯材料。

4.根据权利要求3所述的一种电子级硫酸生产系统中用硫酸冷却器，其特征在于：

2个所述竖支撑杆(5-2)将竖杆Ⅱ(5-1-3)平均分成3段；

所述横支撑杆(5-3)两端分别焊接在2个竖支撑杆(5-2)二分之一处。

5.根据权利要求4所述的一种电子级硫酸生产系统中用硫酸冷却器，其特征在于：多个所述换热管(4)的进酸口(4-1)及出酸口(4-2)均分别在两个固定板(3)表面上呈圆形阵列式等距分布。

6.根据权利要求5所述的一种电子级硫酸生产系统中用硫酸冷却器，其特征在于：所述换热管(4)的数量为多根。

7.根据权利要求6所述的一种电子级硫酸生产系统中用硫酸冷却器，其特征在于：所述法兰Ⅰ(2)、法兰Ⅱ(6)均整体涂有聚四氟乙烯层(1-2)。

8.根据权利要求1-7任一项所述的一种电子级硫酸生产系统中用硫酸冷却器，其特征在于：两个所述法兰Ⅱ(6)上均连接用于输送酸的管道。

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