CN218846936U - 一种基于湿法制酸的冷凝装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及湿法制酸技术领域，提供一种基于湿法制酸的冷凝装置，基于生产需求，包括由上至下依次安装的排气顶盖、风冷换热组件和集液底座；通过设置并列的多个冷却室，同时执行工艺气的冷凝液化处理，另外配套设置多个连通的集液槽组成集液底座，实现自主采集，从而可实现大批量、高效率的湿法制酸；还根据硫酸液滴的自主收集原理，设计多层层叠结构的集液槽，第一板层的PTFE板材起到防止热硫酸冲刷腐蚀、保护耐酸砖的作用，第三板层的PFA板材起到保护冷凝器钢壳体(槽钢壳)的作用，从而避免万一第一板层、第二板层开裂损坏，硫酸直接腐蚀冷凝器钢壳。

Description

一种基于湿法制酸的冷凝装置

技术领域

本实用新型涉及湿法制酸技术领域，尤其涉及一种基于湿法制酸的冷凝装置。

背景技术

在湿法制酸工艺中，工艺气(主要成分SO₃和水蒸气)直接在硫酸冷凝器内部被冷凝为硫酸，主要流程为：

280℃的SO₃和水蒸气进入硫酸冷凝器中，此时，280℃的SO₃和水蒸气水合为气态H₂SO₄并放热，放出的热量被冷却空气带走，气态H2SO4热量被带走后温度降至硫酸露点(250℃)以下，形成液体硫酸。工艺气中除去被冷凝的SO₃和水蒸气，其余不凝性气体、空气等则从冷凝器中排出，冷凝器中高温(250℃)热硫酸落入冷凝器底部收集槽中。但现有的硫酸冷凝器存在以下问题：

(1)生产效率较低；现有的冷凝装置结构多为模块化结构，单体容量较小，若执行大规模的冷凝制酸则需要进行组合，但由于模块化结构相互独立，且为工艺气的入口为单向输入，气流通入效率较低因此硫酸生产效率较低。

(2)耐腐蚀性较差；由于硫酸的收集为250℃高温热硫酸从冷凝器的上部落下、滴落在底部收集槽中，长此以往，高温热硫酸一直冲刷底部收集槽，形成水滴石穿效应，且由于热硫酸腐蚀强，两者结合加剧了对收集槽表面耐酸砖被冲刷腐蚀、损坏。

实用新型内容

本实用新型提供一种基于湿法制酸的冷凝装置，解决了现有的冷凝器生产效率较低、组装难度高、耐腐蚀性较差的技术问题。

为解决以上技术问题，本实用新型提供一种基于湿法制酸的冷凝装置，包括由上至下依次安装的排气顶盖、风冷换热组件和集液底座；所述风冷换热组件包括多个并列设置的冷却室，以及竖直安装在所述冷却室内的换热器、纵向交错安装的导流结构，所述冷却室两两之间相互独立，所述换热器贯穿所述导流结构；所述集液底座中部设有多个与所述冷却室一一对应的集液槽，两端分别设有工艺气入口，所述集液槽两两之间相互连通；

工艺气从所述工艺气入口进入所述集液槽内后，进入所述换热器，经过冷却室的风冷处理，液化得到的硫酸液滴在重力作用下流入所述集液槽内，工艺气中剩余的尾气则继续上升通过所述排气顶盖排出。

本基础方案基于生产需求，设置并列的多个冷却室，同时执行工艺气的冷凝液化处理，另外配套设置多个连通的集液槽组成集液底座，实现自主采集，从而可实现大批量、高效率的湿法制酸。

在进一步的实施方案中，所述集液槽的底部设有两个或多个硫酸排液口及与所述硫酸排液口连接的下降酸管；

所述集液槽的侧壁包括由内至外的第一板层、第二板层、第三板层和第四板层，所述第一板层为PTFE板材，所述第二板层为保温砖和耐酸砖，所述第三板层为PFA板材，所述第四板层为槽钢壳。

本方案根据硫酸液滴的自主收集原理，设计多层层叠结构的集液槽，第一板层的PTFE板材起到防止热硫酸冲刷腐蚀、保护耐酸砖的作用，第三板层的PFA板材起到保护冷凝器钢壳体(槽钢壳)的作用，从而避免万一第一板层、第二板层开裂损坏，硫酸直接腐蚀冷凝器钢壳。

在进一步的实施方案中，所述排气顶盖包括架设在所述冷却室顶部的顶框，所述顶框分隔为多个与所述冷却室一一对应的排气腔；所述排气腔下部开口与所述冷却室连通，一端侧壁设有尾气出口，所述尾气出口与所述集液槽空间垂直；还包括除雾网，所述除雾网架设在所述排气腔下部开口上，水平放置在所述换热器顶部。

本方案基于并列设置的冷却室，设计并列安装的多个排气腔，同时设计除雾网，对尾气进行过滤，有效避免酸性气的泄漏，安全性好。

在进一步的实施方案中，所述冷却室上部一侧设有冷却风入口、底部一侧设有冷却风出口，所述冷却风入口设置在所述尾气出口下方，所述冷却风出口设置在所述集液底座顶部。

所述导流结构包括多个水平安装在所述冷却室侧壁上的导流板，所述导流板的长度小于所述冷却室的宽度，两两相邻的所述导流板分别安装在所述冷却室的两边侧壁上以形成S型的冷却管道。

本方案将冷却风入口、冷却风出口分别设置在冷却室上部、下部，利用冷空气的重力下降，使得冷却风由上而下的与换热器进行热量交换，以提高冷凝效果；再者，利用水平交错安装的导流板形成S型的冷却管道，进一步的扩大了冷却风与换热器的接触面积并延长了接触时间，进而进一步的提高冷凝效率。

在进一步的实施方案中，所述换热器包括上固定板、下固定板和若干个玻璃管，所述玻璃管成矩阵式的排列安装在所述冷却室内，其顶部与所述上固定板贯穿安装、底部与所述下固定板贯穿安装。

在进一步的实施方案中，所述上固定板、下固定板的外表面采用衬氟包覆处理形成防腐蚀层。

在进一步的实施方案中，所述排气顶盖内腔侧壁上采用衬氟包覆处理形成防腐蚀层；所述除雾网包括PFA或PTFE制成的耐酸纤维丝除雾器。

在进一步的实施方案中，所述排气顶盖、风冷换热组件的外表面均包覆保温衬里，其通过紧固件和不锈钢钢板压紧固定，所述保温衬里的材质为石棉。

本方案根据硫酸的腐蚀特性，对设备内部进行衬氟包覆处理形成防腐蚀层，可避免硫酸腐蚀设备，同时提高硫酸纯度，在排气定稿和风冷换热组件的外表面包覆衬里，也可避免冷却风与外界进行热量交换，进而提高生产效率。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种基于湿法制酸的冷凝装置的部分结构的剖面图(未绘出全部换热器2)；

图2是本实用新型实施例提供的两套冷凝装置的组装剖面图；

图3是本实用新型实施例提供的第一板层C1、第二板层C2的连接示意图；

图4是本实用新型实施例提供的第三板层C3、第四板层C4的连接示意图；

其中：排气顶盖A，顶框A1，排气腔A2，尾气出口A3，除雾网A4；

风冷换热组件B，冷却室1，冷却风入口11、冷却风出口12；换热器2，上固定板21、下固定板22、玻璃管23；导流结构3；

集液底座C，集液槽4，工艺气入口5、硫酸排液口6、下降酸管7；第一板层C1、第二板层C2、第三板层C3、第四板层C4、胶水C5；

保温衬里D，膨胀缝隙E。

具体实施方式

下面结合附图具体阐明本实用新型的实施方式，实施例的给出仅仅是为了说明目的，并不能理解为对本实用新型的限定，包括附图仅供参考和说明使用，不构成对本实用新型专利保护范围的限制，因为在不脱离本实用新型精神和范围基础上，可以对本实用新型进行许多改变。

本实用新型实施例提供的一种基于湿法制酸的冷凝装置，如图1、图2所示，在本实施例中，包括由上至下依次安装的排气顶盖A、风冷换热组件B和集液底座C；风冷换热组件B包括多个并列设置的冷却室1，以及竖直安装在冷却室1内的换热器2、纵向交错安装的导流结构3，冷却室1两两之间相互独立，换热器2贯穿导流结构3；集液底座C中部设有多个与冷却室1一一对应的集液槽4，两端分别设有工艺气入口5，集液槽4两两之间相互连通；

工艺气从工艺气入口5进入集液槽4内后，进入换热器2，经过冷却室1的风冷处理，液化得到的硫酸液滴在重力作用下流入集液槽4内，工艺气中剩余的尾气则继续上升通过排气顶盖A排出。

在本实施例中，工艺气主要成分为SO3和水蒸气，尾气主要成分为不凝性气体、空气。

图1仅绘出一组换热器22，其中多个并列设置的冷却室1仅作为示意，本实施例不对冷却室1的数量进行限制。

在本实施例中，集液槽4的底部设有两个或多个硫酸排液口6及与硫酸排液口6连接的下降酸管7；

参见图3、图4，集液槽4的侧壁包括由内至外的第一板层C1、第二板层C2、第三板层C3和第四板层C4，第一板层C1为PTFE板材，第二板层C2为保温砖和耐酸砖，第三板层C3为PFA板材，第四板层C4为槽钢壳。

其中，第一板层C1、第二板层C2、第三板层C3和第四板层C4采用胶水C5粘合；第三板层C3和第四板层C4复合时采用液化气火喷灯加温方式，恢复其粘性，确保金属与衬层间空气完全被排出，使其处于真空增强粘结性。

第一板层C1为PTFE板材焊接一体、第三板层C3均为PFA板材焊接一体，其焊接面做坡口处理，一般采取“V”型，对PTFE或PFA板材采用PFA焊条，第一道焊缝采用“V”口，用5mm圆焊条打底焊接，检测无气泡，用刮刀刮平，第二道采用14mm焊带焊接。具体数值本实施例不做限制，可根据实际的板层厚度进行调节。

在本实施例中，第一板层C1和第二板层C2之间预留有膨胀缝隙E，第三板层C3和第四板层C4之间预留有膨胀缝隙E，例如在膨胀缝隙E预留位置不刷胶，以形成空隙。

在具体的冷凝过程中，高温热硫酸从6米高玻璃管23落下，滴落在PTFE板材(第一板层C1)上，而不会直接冲刷耐酸砖，保护了耐酸砖不被损坏，同时对硫酸品质无影响，杜绝了冷凝器被高温热硫酸冲刷和腐蚀，延长了整个冷凝器的运行寿命，避免了因检修冷凝器带来的开停车影响，节约了检修费用，提高经济效益。

本实施例根据硫酸液滴的自主收集原理，设计多层层叠结构的集液槽4，第一板层C1的PTFE板材起到防止热硫酸冲刷腐蚀、保护耐酸砖的作用，PTFE硬度大，在高温下有良好的耐腐蚀和冲刷性能，保护耐酸砖不被酸冲刷损坏；第三板层C3的PFA板材起到保护冷凝器钢壳体(槽钢壳)的作用，从而避免万一第一板层C1、第二板层C2开裂损坏，硫酸直接腐蚀冷凝器钢壳，同时，利用PFA硬度低，容易敷贴，确保对槽钢壳的防硫酸腐蚀。

在本实施例中，排气顶盖A包括架设在冷却室1顶部的顶框A1，顶框A1分隔为多个与冷却室1一一对应的排气腔A2；排气腔A2下部开口与冷却室1连通，一端侧壁设有尾气出口A3，尾气出口A3与集液槽4空间垂直；还包括除雾网A4，除雾网A4架设在排气腔A2下部开口上，水平放置在换热器2顶部。

本实施例基于并列设置的冷却室1，设计并列安装的多个排气腔A2，同时设计除雾网A4，对尾气进行过滤，有效避免酸性气的泄漏，安全性好。

在本实施例中，冷却室1上部一侧设有冷却风入口11、底部一侧设有冷却风出口12，冷却风入口11设置在尾气出口A3下方，冷却风出口12设置在集液底座C顶部。

导流结构3包括多个水平安装在冷却室1侧壁上的导流板，导流板的长度小于冷却室1的宽度，两两相邻的导流板分别安装在冷却室1的两边侧壁上以形成S型的冷却管道。图2中的箭头为气流流向。

本实施例将冷却风入口11、冷却风出口12分别设置在冷却室1上部、下部，利用冷空气的重力下降，使得冷却风由上而下的与换热器2进行热量交换，以提高冷凝效果；再者，利用水平交错安装的导流板形成S型的冷却管道，进一步的扩大了冷却风与换热器2的接触面积并延长了接触时间，进而进一步的提高冷凝效率。

在本实施例中，换热器2包括上固定板21、下固定板22和若干个玻璃管23，玻璃管23成矩阵式的排列安装在冷却室1内，其顶部与上固定板21贯穿安装、底部与下固定板22贯穿安装。

在本实施例中，上固定板21、下固定板22的外表面采用衬氟包覆处理形成防腐蚀层。

在本实施例中，排气顶盖A内腔侧壁上采用衬氟包覆处理形成防腐蚀层；除雾网A4包括PFA或PTFE制成的耐酸纤维丝除雾器。

在本实施例中，排气顶盖A、风冷换热组件B的外表面均包覆保温衬里D，其通过紧固件和不锈钢钢板压紧固定，保温衬里D的材质为石棉。

本实施例根据硫酸的腐蚀特性，对设备内部进行衬氟包覆处理形成防腐蚀层，可避免硫酸腐蚀设备，同时提高硫酸纯度，在排气定稿和风冷换热组件B的外表面包覆衬里，也可避免冷却风与外界进行热量交换，进而提高生产效率。

参见图2，本实施例提供的冷凝装置可进行两两组装，进而进一步提高生产效率。

本实用新型实施例基于生产需求，设置并列的多个冷却室1，同时执行工艺气的冷凝液化处理，另外配套设置多个连通的集液槽4组成集液底座C，实现自主采集，从而可实现大批量、高效率的湿法制酸。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于湿法制酸的冷凝装置，其特征在于：包括由上至下依次安装的排气顶盖、风冷换热组件和集液底座；所述风冷换热组件包括多个并列设置的冷却室，以及竖直安装在所述冷却室内的换热器、纵向交错安装的导流结构，所述冷却室两两之间相互独立，所述换热器贯穿所述导流结构；所述集液底座中部设有多个与所述冷却室一一对应的集液槽，两端分别设有工艺气入口，所述集液槽两两之间相互连通。

2.如权利要求1所述的一种基于湿法制酸的冷凝装置，其特征在于：所述集液槽的底部设有两个或多个硫酸排液口及与所述硫酸排液口连接的下降酸管；

所述集液槽的侧壁包括由内至外的第一板层、第二板层、第三板层和第四板层，所述第一板层为PTFE板材，所述第二板层为保温砖和耐酸砖，所述第三板层为PFA板材，所述第四板层为槽钢壳。

3.如权利要求2所述的一种基于湿法制酸的冷凝装置，其特征在于：所述排气顶盖包括架设在所述冷却室顶部的顶框，所述顶框分隔为多个与所述冷却室一一对应的排气腔；所述排气腔下部开口与所述冷却室连通，一端侧壁设有尾气出口，所述尾气出口与所述集液槽空间垂直；还包括除雾网，所述除雾网架设在所述排气腔下部开口上，水平放置在所述换热器顶部。

4.如权利要求3所述的一种基于湿法制酸的冷凝装置，其特征在于：所述冷却室上部一侧设有冷却风入口、底部一侧设有冷却风出口，所述冷却风入口设置在所述尾气出口下方，所述冷却风出口设置在所述集液底座顶部。

5.如权利要求4所述的一种基于湿法制酸的冷凝装置，其特征在于：所述导流结构包括多个水平安装在所述冷却室侧壁上的导流板，所述导流板的长度小于所述冷却室的宽度，两两相邻的所述导流板分别安装在所述冷却室的两边侧壁上以形成S型的冷却管道。

6.如权利要求1所述的一种基于湿法制酸的冷凝装置，其特征在于：所述换热器包括上固定板、下固定板和若干个玻璃管，所述玻璃管成矩阵式的排列安装在所述冷却室内，其顶部与所述上固定板贯穿安装、底部与所述下固定板贯穿安装。

7.如权利要求6所述的一种基于湿法制酸的冷凝装置，其特征在于：所述上固定板、下固定板的外表面采用衬氟包覆处理形成防腐蚀层。

8.如权利要求3所述的一种基于湿法制酸的冷凝装置，其特征在于：所述排气顶盖内腔侧壁上采用衬氟包覆处理形成防腐蚀层；所述除雾网包括PFA或PTFE制成的耐酸纤维丝除雾器。

9.如权利要求1所述的一种基于湿法制酸的冷凝装置，其特征在于：所述排气顶盖、风冷换热组件的外表面均包覆保温衬里，其通过紧固件和不锈钢钢板压紧固定，所述保温衬里的材质为石棉。

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