CN220642598U - 一种硫酸法盐酸解析系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种硫酸法盐酸解析系统，所述系统包括有解析塔，解析塔自上而下由相互连通的上封头、预热换热器、泡罩塔、填料塔和塔釜组成；氯化氢出口设于上封头的顶部，原料盐酸入口设于预热换热器的上侧，浓硫酸入口设于泡罩塔的上侧，硫酸循环入口设于塔釜的上侧，硫酸循环出口设于塔釜的底部；所述预热换热器的下侧还设有预热盐酸出口，所述泡罩塔的下侧还设有预热盐酸入口，预热盐酸出口和预热盐酸入口连通。本实用新型的系统紧凑，设计合理，设备成本投入低，能源损耗低，解析效率高，适宜在盐酸解析领域广泛推广应用。

Description

一种硫酸法盐酸解析系统

技术领域

本实用新型涉及一种盐酸解析系统，特别是一种硫酸法盐酸解析系统

背景技术

随着工业副产盐酸产量不断上升，废盐酸的回收利用问题已成为制约企业发展的共性难题。而废盐酸解吸制取氯化氢进行资源化利用，可大幅降低相关产业的生产成本。

常见的废盐酸解吸工艺有氯化钙法、压差法和硫酸法等。压差法具有操作安全性好的优势，缺点是运行费用高。氯化钙法具有运行成本低的优势，缺点是易结晶堵塞操作难度大。硫酸法是依据浓硫酸的强吸水性将氯化氢解吸，具有操作安全性好，运行费用低的优势。

但现有的硫酸法盐酸解析技术主要采用解析塔进行解析，解析塔多采用填料塔，在硫酸和盐酸混合酸下落的过程中，完成解析，其存在的主要问题是：

1、氯化氢和水蒸气的混合气体从解析塔排出后，需要另外增设干燥系统和气体冷却系统，一方面使得系统更加复杂，设备成本更高，工艺更复杂，另一方面混合气中的预热没有得到充分利用，造成能源的浪费。

2、解析温度越高，产生的混合气中的含水率越高，为了降低后期气体干燥系统的负荷，传统方法通常采用低温浓硫酸进行反应，从而降低解析温度，但解析后的稀硫酸经循环浓缩后排出的是高温浓硫酸，为了满足低温浓硫酸反应的需求，通常需要将高温浓硫酸冷却后再使用，这一方面进一步造成了能源的浪费，另一方面也使得系统更加复杂，成本更高。

为此，对硫酸法盐酸解析技术进行升级改进，简化系统和降低成本，对于促进废盐酸回收利用来说，显得非常重要。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供一种硫酸法盐酸解析系统。本实用新型的系统紧凑，设计合理，设备成本投入低，能源损耗低，解析效率高，适宜在盐酸解析领域广泛推广应用。

本实用新型的技术方案：一种硫酸法盐酸解析系统，包括有解析塔，解析塔壳程的上方设有原料盐酸入口和浓硫酸入口，顶部设有氯化氢出口，下方设有硫酸循环入口，底部设有硫酸循环出口；

其中，所述解析塔自上而下由相互连通的上封头、预热换热器、泡罩塔、填料塔和塔釜组成；所述氯化氢出口设于上封头的顶部，所述原料盐酸入口设于预热换热器的上侧，所述浓硫酸入口设于泡罩塔的上侧，所述硫酸循环入口设于塔釜的上侧，所述硫酸循环出口设于塔釜的底部；所述预热换热器的下侧还设有预热盐酸出口，所述泡罩塔的下侧还设有预热盐酸入口，预热盐酸出口和预热盐酸入口连通。

本方案的解析塔，通过由相互连通的上封头、预热换热器、泡罩塔、填料塔和塔釜组成，并改变盐酸和硫酸的进出口位置，在一个塔中实现了盐酸解析、气体干燥、酸雾吸收、余热回收等功能，且气体干燥用的浓硫酸和解析用的浓硫酸是同一来源，使得系统更加紧凑，设计更加合理，设备成本投入更低，能源损耗更小，工艺更加简单，适宜在盐酸解析领域广泛推广应用。

此外，本方案的系统通过将解析、干燥和酸雾吸收等多个环节整合在一个解析塔内，减少了跑冒滴漏等现象的发生，提高了生产安全，进一步减少了损失。

同时，在塔内吸收和捕集混合气中的饱和水蒸气，使水蒸气的潜热得到有效利用，在系统热平衡方面更加节能。

再者，本方案的解析塔通过多节整合，在完成多种功能的同时，还增加了解析塔高度，在氯化氢气体温度降低的前提下，还提升了液沫的沉降空间，起到了类似于除沫器的作用，而省去了除沫器的设置，进一步简化了系统，降低了成本。

优选方案中，前述的硫酸法盐酸解析系统，所述填料塔由相互连通的上填料塔和下填料塔组成。所述上填料塔和下填料塔的顶端均设有1个液体再分布器。本方案通过双填料塔设置和在填料塔上设置液体再分布器，提高了混合酸的均匀性，保证了液膜在填料表面持续稳定的均匀分布；提高了解析效率。

优选方案中，前述的硫酸法盐酸解析系统，所述液体再分布器包括分布底板，分布底板上设有多个纵向设置的升气管，升气管顶端封闭，顶端的侧面设有多个气液过流孔。

优选方案中，前述的硫酸法盐酸解析系统，所述预热换热器为列管式换热器。本方案选用列管式换热器，换热效率高，设备成本低。

优选方案中，前述的硫酸法盐酸解析系统，所述系统还包括有氯化氢冷却器、再沸器和硫酸蒸发浓缩器；氯化氢冷却器与所述氯化氢出口连接，再沸器与所述硫酸循环入口和硫酸循环出口连接，硫酸蒸发浓缩器与所述硫酸循环出口连接。

优选方案中，前述的硫酸法盐酸解析系统，所述硫酸蒸发浓缩器呈卧式，包括蒸发换热段，蒸发换热段两端分别设有左封头和右封头，左封头和右封头上分别设有蒸汽入口和蒸汽冷凝水出口，蒸发换热段内侧的两端分别设有左管板和右管板，左管板和右管板之间设有若干换热管；蒸发换热段的壳体上的一端的上方设有稀硫酸入口，另一端的下方设有浓酸出口，稀硫酸入口与所述硫酸循环出口连接，浓酸出口与浓硫酸入口连接，蒸发换热段的壳体的中部的上方设有二次蒸汽出口；其中，所述换热管区域内设有多组隔板，隔板的上端为流体通道，所有隔板的高度设置一致，相邻隔板之间设有溢流板，溢流板上端面的高度低于隔板上端面的高度，溢流板的上端为流体通道，且溢流板上端的高度随流体流动方向逐级降低。

本方案通过优选浓缩蒸发器的结构，在一台浓缩蒸发器内实现了多级连续蒸发浓缩，极大的提高了硫酸的浓缩浓度，可生产85％以上的浓硫酸，同时，更进一步的简化了系统，降低了设备的成本投入。而通过将溢流板的高度设置成一定的梯度，逐级下降，一方面可以防止回流，另一方面能够进一步保证后段浓缩的硫酸的浓度，使其达到要求的浓度以上。

优选方案中，前述的硫酸法盐酸解析系统，所述二次蒸汽出口的上方设有除雾器，除雾器的上端设有排气口。本方案通过在二次蒸汽出口设置除雾器，能够除去二次蒸汽中的酸雾，排放更环保。

优选方案中，前述的硫酸法盐酸解析系统，所述排气口上连接有气体冷却器。

本实用新型的有益效果

1、本实用新型的解析塔，通过由相互连通的上封头、预热换热器、泡罩塔、填料塔和塔釜组成，并改变盐酸和硫酸的进出口位置，在一个塔中实现了盐酸解析、气体干燥、酸雾吸收、余热回收等功能，且气体干燥用的浓硫酸和解析用的浓硫酸是同一来源，使得系统更加紧凑，设计更加合理，设备成本投入更低，能源损耗更小，工艺更加简单，适宜在盐酸解析领域广泛推广应用。

2、本实用新型的系统通过将解析、干燥和酸雾吸收等多个环节整合在一个解析塔内，减少了跑冒滴漏等现象的发生，提高了生产安全，进一步减少了损失。

3、本实用新型通过塔内吸收水蒸气能捕集混合气中的饱和水蒸气的潜热，在系统热平衡方面更加节能。

4、本实用新型的解析塔通过多节整合，在完成多种功能的同时，还增加了解析塔高度，在氯化氢气体温度降低的前提下，还提升了液沫的沉降空间，起到了类似于除沫器的作用，而省去了除沫器的设置，进一步简化了系统，降低了成本。

5、本发明通过双填料塔和液体再分布器设置，提高了混合酸的均匀性，保证了液膜在填料表面持续稳定的均匀分布；提高了解析效率。

6、本实用新型选用列管式换热器，换热效率高，设备成本低。

7、本实用新型通过优选浓缩蒸发器的结构，在一台浓缩蒸发器内实现了多级连续蒸发浓缩，极大的提高了硫酸的浓缩浓度，可生产85％以上的浓硫酸，同时，更进一步的简化了系统，降低了设备的成本投入。而通过将溢流板的高度设置成一定的梯度，逐级下降，一方面可以防止回流，另一方面能够进一步保证后段浓缩的硫酸的浓度，使其达到要求的浓度以上。

8、本实用新型通过在二次蒸汽出口设置除雾器以及气体冷却器，能够除去二次蒸汽中的酸雾，排放更环保。

附图说明

附图1为本实用新型系统的结构示意图；

附图2为本实用新型解析塔的结构示意图；

附图3为本实用新型液体再分布器的结构示意图；

附图4为本实用新型硫酸蒸发浓缩器的结构示意图。

附图标记说明：1-解析塔，101-上封头，102-预热换热器，103-泡罩塔，104-填料塔，1041-上填料塔，1042-下填料塔，105-塔釜，106-预热盐酸出口，107-预热盐酸入口，108-液体再分布器，1081-分布底板，1082-升气管，1083-气液过流孔，2-原料盐酸入口，3-浓硫酸入口，4-氯化氢出口，5-硫酸循环入口，6-硫酸循环出口，7-氯化氢冷却器，8-再沸器，9-硫酸蒸发浓缩器，901-蒸发换热段，902-左封头，903-右封头，904-蒸汽入口，905-蒸汽冷凝水出口，906-左管板，907-右管板，908-换热管，909-隔板，910-溢流板，911-稀硫酸入口，912-浓酸出口，913-二次蒸汽出口，914-除雾器，915-排气口，10-气体冷却器。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步的说明，但并不作为对本实用新型限制的依据。

本实用新型的实施例

实施例

一种硫酸法盐酸解析系统，如附图1-4所示，包括有解析塔1，解析塔1壳程的上方设有原料盐酸入口2和浓硫酸入口3，顶部设有氯化氢出口4，下方设有硫酸循环入口5，底部设有硫酸循环出口6；其中，所述解析塔1自上而下由相互连通的上封头101、预热换热器102、泡罩塔103、填料塔104和塔釜105组成；上封头101、预热换热器102、泡罩塔103、填料塔104和塔釜105的外壳为金属材质，内衬为橡胶、四氟、搪瓷、玻璃钢和石墨等防腐材料，

所述氯化氢出口4设于上封头101的顶部，所述原料盐酸入口2设于预热换热器102的上侧，所述浓硫酸入口3设于泡罩塔103的上侧，所述硫酸循环入口5设于塔釜105的上侧，所述硫酸循环出口6设于塔釜105的底部；所述预热换热器102的下侧还设有预热盐酸出口106，所述泡罩塔103的下侧还设有预热盐酸入口107，预热盐酸出口106和预热盐酸入口107连通。

本实施例的工作原理是：

液体流动路径：需要解析的原料盐酸溶液经原料盐酸入口2进入预热换热器102中，然后经下方的预热盐酸出口106排出，并继续进入泡罩塔103的底部；与此同时，浓硫酸从浓硫酸入口3进入泡罩塔103的上端，然后沿泡罩塔103的内部流道往下流动，直至下落至底部与进入该区域的原料盐酸溶液混合，混合后的浓硫酸吸水放热，小部分氯化氢被析出并向上流动，而大部分的混合酸则向下流入填料塔104中形成液膜，根据“气相溶质中的实际分压低于液相平衡溶质分压时，溶质由液相向气相转移”的原理，混合酸中的氯化氢气体逐渐被汽提出来。吸水后的浓硫酸变成稀硫酸，并向下流入塔釜105内；

气体流动路径：汽提出来的氯化氢气体与饱和水蒸气混合，形成混合气，并从填料塔104一路上升，依次经过泡罩塔103和预热换热器102，在经过泡罩塔103时，其流道与浓硫酸的下落通道一致，在该区域进行充分的接触，接触的过程中，浓硫酸将混合气中的硫酸酸雾以及饱和水蒸气进行吸收，从而使得氯化氢气体更加干燥和纯净，纯净度可达到99％以上；干燥和除杂后的氯化氢气体继续向上进入预热换热器102中，与经过预热换热器102的原料盐酸溶液进行热交换，从而回收气体中的预热。

进一步实施例中，如附图1-4所示，所述填料塔104由相互连通的上填料塔1041和下填料塔1042组成，上填料塔1041和下填料塔1042结构一致，且为传统的填料塔结构。

进一步实施例中，如附图1-4所示，所述上填料塔1041和下填料塔1042的顶端均设有1个液体再分布器108，而优选的，所述液体再分布器108包括分布底板1081，分布底板1081上设有多个纵向设置的升气管1082，升气管1082顶端封闭，顶端的侧面设有多个气液过流孔1083。混合酸布液时，经过气液过流孔1083进行布液，而上升的混合气也经过气液过流孔1083进行流动，在气液接触时，提高传质效率。

进一步实施例中，如附图1-4所示，所述预热换热器102为常规的列管式换热器。

进一步实施例中，如附图1-4所示，所述系统还包括有氯化氢冷却器7、再沸器8和硫酸蒸发浓缩器9；氯化氢冷却器7与所述氯化氢出口4连接，热交换冷却后的氯化氢气体直接进入氯化氢冷却器7进一步冷却，并达到回收储存的温度，再沸器8与所述硫酸循环入口5和硫酸循环出口6连接，稀硫酸经再沸器8不断加热沸腾，产生蒸汽，并经解析塔上升，提供解析热量以及上升动力，硫酸蒸发浓缩器9与所述硫酸循环出口6连接，浓度过低的稀硫酸进入硫酸蒸发浓缩器9中进行浓缩，浓缩至85％左右，然后继续回流至解析塔内进行盐酸解析。

进一步实施例中，如附图1-4所示，所述硫酸蒸发浓缩器9呈卧式，包括蒸发换热段901，蒸发换热段901两端分别设有左封头902和右封头903，左封头902和右封头903上分别设有蒸汽入口904和蒸汽冷凝水出口905，蒸发换热段901内侧的两端分别设有左管板906和右管板907，左管板906和右管板907之间设有若干换热管908；蒸发换热段901的壳体上的一端的上方设有稀硫酸入口911，另一端的下方设有浓酸出口912，稀硫酸入口911与所述硫酸循环出口6连接，浓酸出口912与浓硫酸入口3连接，蒸发换热段901的壳体的中部的上方设有二次蒸汽出口913；其中，所述换热管908区域内设有多组隔板909，隔板909的上端为流体通道，所有隔板909的高度设置一致，相邻隔板909之间设有溢流板910，溢流板910上端面的高度低于隔板909上端面的高度，溢流板910的上端为流体通道，且溢流板910上端的高度随流体流动方向逐级降低。

本实施例的稀硫酸在进入硫酸蒸发浓缩器9后，是依次绕过隔板909的下端和溢流板910的上端进行流动，整个流道呈S型，且下一级的溢流高度总是低于上一级的溢流高度。

进一步实施例中，如附图1-4所示，所述二次蒸汽出口913的上方设有除雾器914，除雾器914的上端设有排气口915，二次蒸汽在进入除雾器914时，其中的酸雾被吸收。

进一步实施例中，如附图1-4所示，所述排气口915上连接有气体冷却器10。

一种硫酸法盐酸解析工艺，依靠附图1-4所示系统实现，包括如下步骤：

1)将25℃左右的原料盐酸从原料盐酸入口2送入预热换热器102内，再从预热盐酸出口106排出后，经预热盐酸入口107送入泡罩塔103的底部，与此同时，浓硫酸从浓硫酸入口3送入泡罩塔103的上方，经泡罩塔103内部下落至其底部，与其底部的原料盐酸混合，得混合酸；

2)混合酸经液体再分布器108布液后，流入下方的填料塔104中，形成液膜，并将盐酸中的氯化氢解析出来，形成氯化氢气体，氯化氢气体与水蒸气混合形成混合气上升，而浓硫酸吸水后形成稀硫酸下降，流入塔釜105内；

3)塔釜105内的稀硫酸经再沸器8循环加热蒸发，产生的高热蒸汽一方面为解析提供解析热，一方面带动氯化氢上升；

4)上升的混合气首先经过泡罩塔103，与下落的浓硫酸充分接触，吸收掉混合气中的酸雾和水分，获得干燥纯净的氯化氢气体，氯化氢气体继续上升进入预热换热器102内，与预热换热器102壳程中的原料盐酸进行热交换，对原料盐酸进行预热，可将25℃左右的原料盐酸预热升温至60℃左右，并回收氯化氢气体中的余热；

5)完成余热回收的氯化氢气体从氯化氢出口4排出并收集；

6)塔釜105内的稀硫酸送入硫酸蒸发浓缩器9中进行蒸发浓缩，蒸发浓缩后的浓硫酸经浓酸出口912排出后再经浓硫酸入口3回流至泡罩塔103内，在实现步骤4所述的吸收混合气中的酸雾和水分的同时，还利用此时浓硫酸的高热对氯化氢气体进行加热，从而提高氯化氢气体在预热换热器102中的换热能力。

以上所述，仅为本实用新型创造较佳的具体实施方式，但本实用新型创造的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型创造揭露的技术范围内，根据本实用新型创造的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型创造的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种硫酸法盐酸解析系统，其特征在于：包括有解析塔(1)，解析塔(1)壳程的上方设有原料盐酸入口(2)和浓硫酸入口(3)，顶部设有氯化氢出口(4)，下方设有硫酸循环入口(5)，底部设有硫酸循环出口(6)；

其中，所述解析塔(1)自上而下由相互连通的上封头(101)、预热换热器(102)、泡罩塔(103)、填料塔(104)和塔釜(105)组成；

所述氯化氢出口(4)设于上封头(101)的顶部，所述原料盐酸入口(2)设于预热换热器(102)的上侧，所述浓硫酸入口(3)设于泡罩塔(103)的上侧，所述硫酸循环入口(5)设于塔釜(105)的上侧，所述硫酸循环出口(6)设于塔釜(105)的底部；

所述预热换热器(102)的下侧还设有预热盐酸出口(106)，所述泡罩塔(103)的下侧还设有预热盐酸入口(107)，预热盐酸出口(106)和预热盐酸入口(107)连通。

2.根据权利要求1所述的硫酸法盐酸解析系统，其特征在于：所述填料塔(104)由相互连通的上填料塔(1041)和下填料塔(1042)组成。

3.根据权利要求2所述的硫酸法盐酸解析系统，其特征在于：所述上填料塔(1041)和下填料塔(1042)的顶端均设有1个液体再分布器(108)。

4.根据权利要求3所述的硫酸法盐酸解析系统，其特征在于：所述液体再分布器(108)包括分布底板(1081)，分布底板(1081)上设有多个纵向设置的升气管(1082)，升气管(1082)顶端封闭，顶端的侧面设有多个气液过流孔(1083)。

5.根据权利要求1所述的硫酸法盐酸解析系统，其特征在于：所述预热换热器(102)为列管式换热器。

6.根据权利要求1-5任一项所述的硫酸法盐酸解析系统，其特征在于：所述系统还包括有氯化氢冷却器(7)、再沸器(8)和硫酸蒸发浓缩器(9)；氯化氢冷却器(7)与所述氯化氢出口(4)连接，再沸器(8)与所述硫酸循环入口(5)和硫酸循环出口(6)连接，硫酸蒸发浓缩器(9)与所述硫酸循环出口(6)连接。

7.根据权利要求6所述的硫酸法盐酸解析系统，其特征在于：所述硫酸蒸发浓缩器(9)呈卧式，包括蒸发换热段(901)，蒸发换热段(901)两端分别设有左封头(902)和右封头(903)，左封头(902)和右封头(903)上分别设有蒸汽入口(904)和蒸汽冷凝水出口(905)，蒸发换热段(901)内侧的两端分别设有左管板(906)和右管板(907)，左管板(906)和右管板(907)之间设有若干换热管(908)；蒸发换热段(901)的壳体上的一端的上方设有稀硫酸入口(911)，另一端的下方设有浓酸出口(912)，稀硫酸入口(911)与所述硫酸循环出口(6)连接，浓酸出口(912)与浓硫酸入口(3)连接，蒸发换热段(901)的壳体的中部的上方设有二次蒸汽出口(913)；

其中，所述换热管(908)区域内设有多组隔板(909)，隔板(909)的上端为流体通道，所有隔板(909)的高度设置一致，相邻隔板(909)之间设有溢流板(910)，溢流板(910)上端面的高度低于隔板(909)上端面的高度，溢流板(910)的上端为流体通道，且溢流板(910)上端的高度随流体流动方向逐级降低。

8.根据权利要求7所述的硫酸法盐酸解析系统，其特征在于：所述二次蒸汽出口(913)的上方设有除雾器(914)，除雾器(914)的上端设有排气口(915)。

9.根据权利要求8所述的硫酸法盐酸解析系统，其特征在于：所述排气口(915)上连接有气体冷却器(10)。