兩段取熱型副產蒸汽或熱水的三合一鹽酸合成爐的製作方法

2023-10-28 20:38:52

專利名稱：兩段取熱型副產蒸汽或熱水的三合一鹽酸合成爐的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種三合一鹽酸合成爐。
背景技術：
工業鹽酸的生產主要先採用氯氣與氫氣燃燒合成氯化氫氣，通常在鋼或石墨合成爐筒內合成；因合成氣溫度> 1500°C而需要通過石墨冷卻器進行降溫；降溫後的氯化氫氣體再到降膜吸收器裡用稀酸吸收生成合成鹽酸。常規生產採用三臺設備分別完成上述三道工序。較先進的流程將上述合成——冷卻——吸收三個工序合到一臺設備內完成，我國稱為三合一鹽酸合成爐。而更先進的是利用合成爐內的石墨材料或鋼爐筒的高熱導率，將氯化氫的燃燒熱傳遞給循環熱水增加循環熱水的熱焓以實現餘熱利用。國內外副產蒸汽(熱水)的三合一爐(簡稱節能型三合一爐)均為下點火型。 下點火三合一爐的結構特點主要是設備鋼外殼用以使冷卻(或取熱)的循環水可以在設備內流動，外殼內與燃燒氣體及合成酸接觸部分主要採用浸潰石墨製造。國內外現行下點火三合一爐(包括節能型三合一爐)的合成燃燒段(合成爐筒，可以是石墨爐筒也可以是鋼爐筒)在下，爐筒上為合成HCl氣吸收冷卻段(用冷卻水冷卻)，主要由石墨吸收換熱塊疊裝組成，其特徵是每塊換熱塊中部都有較大的空洞，疊裝後形成煙囪狀高溫HCl通道，此高溫HCl由中心通道上升到頂部後折返向下進入吸收換熱塊段，在吸收換熱塊的縱向孔內由上向下流動過程中，與爐頂部輸入後同樣進入吸收換熱塊縱向孔、並由孔內壁成薄膜狀由上向下流動的吸收液(通常為稀鹽酸)流過程中，被吸收生成需要的鹽酸。現行節能型三合一爐具有以下特點(I)由合成爐筒(石墨或鋼製MfHCl燃燒熱傳遞給循環熱水以節能，其取熱段為合成爐筒；(2)用冷卻水冷卻的吸收換熱塊段中心有較大空洞，具有兩項優點①HCl高溫氣體由此「煙囪」上升使吸收換熱塊減少被燒蝕的風險，使合成HCl氣可以由此「煙囪」上升到頂後折返向下，形成下一優點(3)吸收換熱塊段位於上述高溫煙道的四周，從而降低了設備總高，(4)產品鹽酸和排出的一次尾氣都由吸收段底部，位於設備中部的氣液分離器分別排出。同時也存在以下不足(1)高溫HCl在煙道內的冷卻效果較差，(2)中部排酸、排一次尾氣的分離器正位於高溫HCl氣部位，且接觸此高溫HCl的石墨內筒壁無水冷，提高了出酸溫度，還增加了燒爆隱患。
發明內容本實用新型的目的在於提供一種結構合理，取熱效率高的兩段取熱型副產蒸汽或熱水的三合一鹽酸合成爐。本實用新型的技術解決方案是一種兩段取熱型副產蒸汽或熱水的三合一鹽酸合成爐，包括石墨爐筒，石墨爐筒外設置下部鋼外殼，石墨爐筒與下部鋼外殼之間為循環水腔，其特徵是下部鋼外殼內、石墨爐筒上端設置換熱塊，換熱塊上端設置過渡短節，過渡短節上設置氣液分離器，氣液分離器上方設置石墨降膜吸收塊，在氣液分離器、石墨降膜吸收塊外設置上部外殼，且氣液分離器、石墨降膜吸收塊與上部外殼之間為冷卻水腔，石墨降膜吸收塊上方設置上封頭，在石墨爐筒底部設置燃燒裝置。在過渡短節與氣液分離器之間設置石墨水冷換熱塊，石墨水冷換熱塊位於上部外殼內。下部鋼外殼分成上下互不相通的兩段，相應部位的石墨爐筒分成上下石墨爐筒，下石墨爐筒與下部鋼外殼的下段之間為冷卻水腔，上石墨爐筒與下部鋼外殼的上段之間為循環熱水腔。在最上一塊降膜吸收塊上的每個孔都安裝有溢流管，溢流管上方設置分布板。在上封頭頂部設有石墨爆破盤。本實用新型結構合理，實現了多處創新(1)由原爐筒一段取熱擴展為爐筒與換 熱塊兩段取熱，且換熱塊的換(取)熱面積遠大於爐筒；(2)增加對排酸處的水冷卻以降低排酸溫度，且此水冷換熱塊降低了進吸收段HCl的溫度有利吸收；(3)改原順流吸收為逆流吸收有利於提聞酸濃度；由此可以提聞取熱率，提聞節能效果。
以下結合附圖
和實施例對本實用新型作進一步說明。圖I是本實用新型實施例I的結構示意圖。圖2是實施例2的結構示意圖。
具體實施方式
一種兩段取熱型副產蒸汽或熱水的三合一鹽酸合成爐，包括石墨爐筒，石墨爐筒外設置下部鋼外殼，石墨爐筒與下部鋼外殼之間為循環水腔，下部鋼外殼內、石墨爐筒上端設置換熱塊5，換熱塊上端設置過渡短節6，過渡短節上設置氣液分離器8，氣液分離器上方設置石墨降膜吸收塊10，在氣液分離器、石墨降膜吸收塊外設置上部外殼11，且氣液分離器、石墨降膜吸收塊與上部外殼之間為冷卻水腔，石墨降膜吸收塊上方設置上封頭15，在石墨爐筒底部設置燃燒裝置。在過渡短節與氣液分離器之間設置石墨水冷換熱塊7，石墨水冷換熱塊位於上部外殼11內。下部鋼外殼分成上下互不相通的兩段1、4，相應部位的石墨爐筒分成上下石墨爐筒2、3，下石墨爐筒與下部鋼外殼的下段之間為冷卻水腔(a管進、b管出)，上石墨爐筒與下部鋼外殼的上段之間為循環熱水腔(c管進、d管出)。在最上一塊降膜吸收塊上的每個孔都安裝有溢流管12，溢流管上方設置分布板13。在上封頭頂部設有石墨爆破盤16。高溫HCl的一部分燃燒熱先按常規通過石墨爐筒3傳遞給鍋爐外殼內由c管進的循環熱水後，向上再通過換熱塊5進一步傳遞給循環熱水(由d管出)，由於換熱塊5的傳熱面積遠大於爐筒3的傳熱面積而大大提高取熱效率。降溫後的HCl氣向上通過過渡短節6後，通過石墨水冷換熱塊7時被進一步降溫，以有利於其溶解成酸，降溫後的HCl通過氣液分離器8上的升氣管9後，進入石墨降膜吸收塊10的縱向孔內向上流通時，被由上向下順孔壁流動的吸收液吸收提高酸濃度，向下流到分離器8時，可達31 35%濃度，由氣液分離器側位(位於設備中部)出酸管f輸出，HCl氣體的熱焓及溶解熱則通過吸收塊傳遞給上部外殼11內流動、由e管進g管出的冷卻水，為保證吸收塊的每個孔內都有吸收液成膜狀分布，最上一塊吸收塊上每個孔都安裝有溢流管12 (需要時可採用專利ZL201220227707. 2技術進行多段再分布)，為使吸收液更好地向溢流管12分布，其上設置有分布板13，最後未被吸收的餘氣(一次尾氣)經過過渡節14後進入上封頭15，並由出氣管j輸出本爐。此上封頭15的側位還開有吸收液進口管h及進液擋板，頂部還裝有石墨爆破盤16以對本爐進行超壓保護。本爐的原料氣按常規由爐底燃燒裝置的燈頭座(或稱燃燒器)分別輸入，經燃燒裝置的燈頭(或稱燃燒咀)入爐燃燒合成。爐筒最下部設有觀察孔、自動點火孔、監測、監控孔等，可人工操作也可自控操作。實施例2 參見圖二。其內部結構與實施例一基本相同，主要區別在於石墨爐筒全段取熱，爐筒外全流通循環熱水，下部鋼外殼為一個整體，其它冷卻、吸收、進出液、進出氣結構與位置·也都相同。由於爐筒全段取熱，提高了取熱率，加大了節能效果，但增加了石墨爐筒的耐熱要求。當採用石墨爐筒時，如副產熱水時則為最佳選擇；如副產蒸汽，則採用一般石墨材質時，副產蒸汽壓力宜低，採用較好石墨材料時，也可提高副產蒸汽壓力。當爐筒採用鋼製時是最佳選擇，副產蒸汽壓力較高，可達I. 5MPa。
權利要求1.一種兩段取熱型副產蒸汽或熱水的三合一鹽酸合成爐，包括石墨爐筒，石墨爐筒外設置下部鋼外殼，石墨爐筒與下部鋼外殼之間為循環水腔，其特徵是下部鋼外殼內、石墨爐筒上端設置換熱塊，換熱塊上端設置過渡短節，過渡短節上設置氣液分離器，氣液分離器上方設置石墨降膜吸收塊，在氣液分離器、石墨降膜吸收塊外設置上部外殼，且氣液分離器、石墨降膜吸收塊與上部外殼之間為冷卻水腔，石墨降膜吸收塊上方設置上封頭，在石墨爐筒底部設置燃燒裝置。
2.根據權利要求I所述的兩段取熱型副產蒸汽或熱水的三合一鹽酸合成爐，其特徵是在過渡短節與氣液分離器之間設置石墨水冷換熱塊，石墨水冷換熱塊位於上部外殼內。
3.根據權利要求I或2所述的兩段取熱型副產蒸汽或熱水的三合一鹽酸合成爐，其特徵是下部鋼外殼分成上下互不相通的兩段，相應部位的石墨爐筒分成上下石墨爐筒，下石墨爐筒與下部鋼外殼的下段之間為冷卻水腔，上石墨爐筒與下部鋼外殼的上段之間為循環熱水腔。
4.根據權利要求I或2所述的兩段取熱型副產蒸汽或熱水的三合一鹽酸合成爐，其特徵是在最上一塊降膜吸收塊上的每個孔都安裝有溢流管，溢流管上方設置分布板。
5.根據權利要求I或2所述的兩段取熱型副產蒸汽或熱水的三合一鹽酸合成爐，其特徵是在上封頭頂部設有石墨爆破盤。
專利摘要本實用新型公開了一種兩段取熱型副產蒸汽或熱水的三合一鹽酸合成爐，包括石墨爐筒，石墨爐筒外設置下部鋼外殼，石墨爐筒與下部鋼外殼之間為循環水腔，下部鋼外殼內、石墨爐筒上端設置換熱塊，換熱塊上端設置過渡短節，過渡短節上設置氣液分離器，氣液分離器上方設置石墨降膜吸收塊，在氣液分離器、石墨降膜吸收塊外設置上部外殼，且氣液分離器、石墨降膜吸收塊與上部外殼之間為冷卻水腔，石墨降膜吸收塊上方設置上封頭，在石墨爐筒底部設置燃燒裝置。本實用新型結構合理，取熱效率高。
文檔編號C01B7/01GK202729790SQ20122036369
公開日2013年2月13日 申請日期2012年7月26日 優先權日2012年7月26日
發明者姚建, 姚松年 申請人:南通山劍石墨設備有限公司