JP2008069053A - 硫酸分解及びso3分解機能を有するミスト蒸発利用型熱交換器 - Google Patents
硫酸分解及びso3分解機能を有するミスト蒸発利用型熱交換器 Download PDFInfo
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Abstract
本発明は熱化学水素製造のひとつであるIS(ヨウ素-硫黄)プロセスにおいて、ミスト蒸発による効果的な硫酸分解機能を有する熱交換器であり、その硫酸分解とさらにSO3分解機能を加えた2つの機能を持たせることにより、硫酸系統を簡素化し、設備製作に必要な物量と設備の設置スペースを大幅に削減することを可能とする熱交換器の構造を提供することを課題とする。
【解決手段】
熱交換部である円筒容器をヘリウムガス入口室とSO2ガス出口室で2分割し、上熱交換部と下熱交換部を貫通する二重管式伝熱管を配設することにより、下熱交換部では硫酸液が生成SO2ガスでSO3ガスへと加熱分解でき、上熱交換部ではSO3ガスが高温ヘリウムでSO2ガスへと加熱分解でき、機器全体として見た時に硫酸をヘリウムガスの熱でSO2ガスまで分解することを可能としたことを特徴とする熱交換器。
【選択図】図1
Description
化学工学会、化学工学論文集 第24巻 第2号p.352-355(1998)
更に、本発明は、上記熱交換器において、下熱交換部内には生成したSO2ガスの戻り単管を具備し、SO2ガスの熱を液体硫酸の予熱として利用することができ、上熱交換部内にはヘリウムガス単管を具備し、SO3ガスを加熱するとともに、過渡変化時に液体硫酸が上熱交換部に流出した際に加熱気化させ、SO2ガス領域への流出を受動的に極力防止することができることを特徴とするものである。
熱交換部である円筒容器胴20を、その中央部にヘリウムガス入口室4とSO2ガス出口室18を配置することにより、上熱交換部1と下熱交換部2に2分割し、その上下熱交換部を貫通する二重管式伝熱管を配設し、その二重管の内管7を前記円筒容器の上鏡及び下鏡の上部ヘリウム集合部6及び下部ヘリウム集合部9に結合し、二重管の外管8を上部SO3ガス集合室15及び下部のSO2ガス集合室16に結合し、上熱交換部には前記二重管の以外にヘリウムガスを中央部のヘリウムガス入口室4から上鏡の上部ヘリウム集合室6まで流通させる単管の伝熱管5を設け、上熱交換部1と上部SO3ガス集合室15の間を二重管外管端の接続部位である管板で仕切り、その管板にSO3ガスを上熱交換部から上部SO3ガス集合室15に流す孔を設け、下部SO2ガス集合室16と下部ヘリウムガス集合室9の間は二重管内管端の接続部位である管板で仕切り、下熱交換部2には前記二重管以外に液体硫酸を予熱しながらSO2ガスを下部SO2ガス集合室16からSO2ガス出口室18まで流通させる伝熱管17を設け、前記中央部に液体硫酸を噴霧するスプレレノズル13を取り付けたヘッダ12を設け、下熱交換部2と下部SO2ガス集合室16の間は二重管外管端の接続部位である管板で仕切り、下部SO2ガス集合室16と下部ヘリウムガス集合室9間を二重管内管の接続部位である管板で仕切り、前記円筒容器の中央に設けたヘリウムガス入口室4及びSO2ガス出口室18にはそれぞれヘリウムガス入口3及びSO2ガス出口19を設置し、下部熱交換部のSO3ガスを上部熱交換部に導く連通管14を配置することから構成される熱交換器であって、下熱交換部で硫酸液が生成SO2ガスでSO3ガスへと加熱分解でき、上熱交換部及び二重管外管内でSO3ガスが高温ヘリウムでSO2ガスへと加熱分解できる、熱交換器である。
2‥‥下熱交換部
3‥‥ヘリウムガスの入口
4‥‥ヘリウムガス入口室
5‥‥ヘリウムガスの熱をSO3ガスに伝える伝熱管(単管)
6‥‥上部ヘリウムガス集合室
7‥‥ヘリウムガスの熱をSO3ガス又はSO2ガスに伝える伝熱管(二重管内管)
8‥‥触媒充填されSO3ガスをSO2ガスに分解するとともに、その余熱をSO3ガス又は液体硫酸に伝える伝熱管(二重管外管)
9‥‥下部ヘリウムガス集合室
10‥‥ヘリウムガスの出口
11‥‥液体硫酸の入口
12‥‥液体硫酸ヘッダ
13‥‥液体硫酸スプレノズル
14‥‥下熱交換部のSO3ガスを上熱交換部に導く連通管(単管)
15‥‥SO3ガス集合室
16‥‥SO2ガス集合室
17‥‥SO2ガスにより液体硫酸を予熱する伝熱管(単管)
18‥‥SO2ガス出口室
19‥‥SO2ガスの出口
20‥‥円筒容器胴
Claims (6)
- 熱化学水素製造プロセスのヘリウムと硫酸の熱交換器であって、液体硫酸入口にヘッダを設け、ヘッダに設置したスプレ管により硫酸をミスト状で容器内に噴霧させて伝熱管及び上昇ガスに衝突させ、ミスト蒸発により硫酸をSO3ガスへと効果的に分解することを特徴とする熱交換器。
- 熱交換部である円筒容器をヘリウムガス入口室とSO2ガス出口室で2分割し、上熱交換部と下熱交換部を貫通する二重管式伝熱管を配設することにより、下熱交換部では硫酸液が生成SO2ガスでSO3ガスへと加熱分解でき、上熱交換部ではSO3ガスが高温ヘリウムでSO2ガスへと加熱分解でき、機器全体として見た時に硫酸をヘリウムガスの熱でSO2ガスまで分解することを可能としたことを特徴とする熱交換器。
- 上下熱交換部を貫通する二重管の内管と外管の間に触媒を充填してSO3分解を促進させるようにしたことを特徴とする、請求項2に記載の熱交換器。
- 下熱交換部内には生成したSO2ガスの戻り単管を具備し、SO2ガスの熱を液体硫酸の予熱として利用することを特徴とする、請求項2に記載の熱交換器。
- 上熱交換部内にはヘリウムガス単管を具備し、SO3ガスを加熱するとともに、過渡変化時に液体硫酸が上熱交換部に流出した際に加熱気化させ、SO2ガス領域への流出を受動的に極力防止することを特徴とする、請求項2に記載の熱交換器。
- ヘリウムの流路は直管又は集合室で、硫酸、SO3、SO2流路は直管、二重管、円筒容器内管外、集合室で形成し、複雑な構造を避けた部品構成にすることにより、流路形成の材料となる高温耐食性を有する合金鋼やセラミックスの製作、加工範囲を簡素化させたことを特徴とする、請求項1又は2に記載の熱交換器。
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JP2006250310A JP2008069053A (ja) | 2006-09-15 | 2006-09-15 | 硫酸分解及びso3分解機能を有するミスト蒸発利用型熱交換器 |
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2006
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