具有制酸自動控制裝置的副產蒸汽氯化氫合成系統的製作方法
2023-07-03 07:36:51 1
具有制酸自動控制裝置的副產蒸汽氯化氫合成系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種具有制酸自動控制裝置的副產蒸汽氯化氫合成系統，屬於化工設備領域。系統包括副產蒸汽氯化氫合成爐和與之連接的汽包；系統還包括氫氣氯氣自動配比控制裝置、與之信號連接的制酸自動控制裝置；氫氣氯氣自動配比控制裝置具有氫氣和氯氣流量測量儀表，其分別設置於氫氣進氣口處和氯氣進氣口處；制酸自動控制裝置設置於氯化氫氣體出口處，具有在線檢測模塊。本實用新型通過合成爐高溫區段設置的鋼製水冷壁爐筒，合成段頂部和底部區段設置的石墨材質爐筒，既克服了石墨爐筒強度低和使用溫度受限制的缺點，又克服了合成段頂部和底部容易腐蝕的缺點，使熱能得到充分利用；又通過設置的制酸自動控制裝置，有效的保證氯化氫產品的質量。
【專利說明】具有制酸自動控制裝置的副產蒸汽氯化氫合成系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及化工設備領域，特別涉及一種具有制酸自動控制裝置的副產蒸汽氯化氫合成系統。
【背景技術】
[0002]氯氣與氫氣反應生成氯化氫時伴隨釋放出大量反應熱:0.5H2+0.5C12 =HC1-22.063Kcal/mol,即每合成I千克氣態氯化氫放出605.1lKcal熱量，相當於0.95kg中壓蒸汽的熱焓。氯氣與氫氣在合成爐內以燃燒形式反應生成氯化氫，火焰中心區溫度達到25000C以上，生成的氯化氫氣體溫度在2000°C以上，這些熱量相當可觀，完全可以用來副產蒸汽。
[0003]對於氯化氫合成中的熱能利用，國內主要有二種方法。一種是使用鋼製水夾套氯化氫合成爐副產熱水。另一種是使用石墨制的氯化氫合成爐副產熱水或0.2?0.3Mpa壓力的蒸汽。
[0004]在實現本實用新型的過程中，發明人發現現有技術至少存在以下問題:
[0005]鋼合成爐在爐頂部和底部容易受腐蝕，使用壽命短，副產的熱水應用範圍有限。
[0006]由於石墨是非金屬脆性材料，受強度和使用溫度的限制，在副產蒸汽時石墨爐筒作為產汽的受壓部件，安全上存在一定隱患。採用石墨制的氯化氫合成爐副產的熱水或低壓蒸汽應用範圍同樣有限。
【發明內容】
[0007]為了解決現有技術的問題，本實用新型實施例提供了一種具有制酸自動控制裝置的副產蒸汽氯化氫合成系統。所述技術方案如下:
[0008]本實用新型實施例提供了一種具有制酸自動控制裝置的副產蒸汽氯化氫合成系統，所述具有制酸自動控制裝置的副產蒸汽氯化氫合成系統包括副產蒸汽氯化氫合成爐和與之連接的汽包；
[0009]所述具有制酸自動控制裝置的副產蒸汽氯化氫合成系統還包括氫氣氯氣自動配比控制裝置、與之信號連接的制酸自動控制裝置；
[0010]所述氫氣氯氣自動配比控制裝置具有氫氣和氯氣流量測量儀表，其分別設置於氫氣進氣口處和氯氣進氣口處；
[0011]所述制酸自動控制裝置設置於氯化氫氣體出口處，具有在線檢測模塊。
[0012]具體地，所述副產蒸汽氯化氫合成爐的主體結構自下而上分為合成段、副產蒸汽段和冷卻段；
[0013]所述合成段具有石墨爐底，所述石墨爐底上設置有石墨爐筒和燈頭座，所述燈頭座連接有石英燈頭；
[0014]所述石墨爐底端部設置有鋼底座，所述石墨爐筒外周設置鋼外殼，所述鋼外殼與石墨爐底之間具有冷卻水道。[0015]具體地，所述副產蒸汽段包括水冷壁爐筒，所述水冷壁爐筒的上端部設置上端環形集水箱，所述水冷壁爐筒的下端部設置下端環形集水箱。
[0016]具體地，所述水冷壁爐筒為鋼製的水冷壁爐筒。
[0017]具體地，所述冷卻段的外部設置具有冷卻水通道的鋼外殼，所述冷卻段的內部設
置石墨內壁。
[0018]具體地，所述冷卻段具有過渡段，所述過渡段上方設置有塊孔式石墨換熱塊，所述過渡段一側設置有氯化氫氣體出口 ；
[0019]所述石墨換熱塊具有中間流道，所述石墨換熱塊上方設置有上封頭。
[0020]具體地，所述汽包為蒸汽發生分離裝置；
[0021]所述汽包一端設置有副產蒸汽輸出管，另一端設置有補充軟水管；
[0022]所述汽包通過上升管、下降管與所述水冷壁蒸汽發生段連接組成蒸汽發生系統。
[0023]本實用新型實施例提供的技術方案帶來的有益效果是:
[0024]通過合成爐高溫區段設置的鋼製水冷壁爐筒，合成段頂部和底部區段設置的石墨材質爐筒，既克服了石墨爐筒強度低和使用溫度受限制的缺點，又克服了合成段頂部和底部容易腐蝕的缺點，使熱能得到充分利用；又通過設置的制酸自動控制裝置，有效的保證氯化氫產品的質量。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0025]為了更清楚地說明本實用新型實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0026]圖1是本實用新型實施例提供的具有制酸自動控制裝置的副產蒸汽氯化氫合成系統的結構示意圖；
[0027]圖2是本實用新型實施例提供的制酸自動控制裝置的原理圖。
【具體實施方式】
[0028]為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本實用新型實施方式作進一步地詳細描述。
[0029]本實用新型實施例提供了一種具有制酸自動控制裝置的副產蒸汽氯化氫合成系統，參見圖1、圖2，所述具有制酸自動控制裝置的副產蒸汽氯化氫合成系統包括副產蒸汽氯化氫合成爐1、汽包2、氫氣氯氣自動配比控制裝置3、制酸自動控制裝置4。
[0030]具體地，副產蒸汽氯化氫合成爐I的主體結構自下而上分為合成段11、副產蒸汽段12、冷卻段13 ;合成段11的上方設置有副產蒸汽段12，副產蒸汽段12的上方設置有冷卻段13 ;副產蒸汽段12與汽包2組成蒸汽發生系統。
[0031]具體地，合成段11有石墨爐底111，石墨爐底111上設置有石墨爐筒112，石墨爐底111底部設置有燈頭座113，燈頭座113連接有石英燈頭114，石墨爐底111端部設置有鋼底座115，石墨爐筒112外周設置有鋼外殼116，鋼外殼116與石墨爐底111之間具有冷卻水道。[0032]其中，在合成段11內設置石墨爐底111、石墨爐筒112，使得副產蒸汽鹽酸合成爐I的底部不易被氯化氫腐蝕。
[0033]具體地，副產蒸汽段12包括水冷壁爐筒121，水冷壁爐筒121為鋼製的水冷壁爐筒，水冷壁爐筒121的上端部設置上端環形集水箱122，水冷壁爐筒121的下端部設置下端環形集水箱123 ;副產蒸汽段12具有鋼製水冷壁爐筒121，其結構是由鰭片鍋爐鋼管焊接成的封閉圓筒，水冷壁爐筒鋼管內軟水吸收氯化氫氣體的反應熱後上升，經上端環形集水箱122匯集進入汽包2，部分水汽化成蒸汽產出，部分水與下端環形集水箱123 —起循環回流。
[0034]具體地，冷卻段13包括過渡段131，過渡段131上方設置有塊孔式石墨換熱塊132，塊孔式石墨換熱塊132具有中間流道130 ;過渡段131 —側設置有氯化氫氣體出口133，石墨換熱塊132上方設置有上封頭134，冷卻段13的外部設置具有冷卻水通道的鋼外殼135,氯化氫冷卻段13的內部設置石墨內壁136。
[0035]其中，在冷卻段13內設置石墨內壁136，使得副產蒸汽氯化氫合成爐I的頂部不易被氯化氫腐蝕。
[0036]具體地，汽包2為蒸汽發生分離裝置，由鋼製的水冷壁爐筒121過來的過熱水在汽包內閃蒸出蒸汽輸出。汽包2通過上升管124、下降管125與副產蒸汽段12連接組成蒸汽發生系統。汽包2 —端設置有副產蒸汽輸出管21，另一端設置有補充軟水管22。
[0037]具體地，氫氣氯氣自動配比控制裝置3具有氫氣和氯氣流量測量儀表31，其分別設置於氫氣進氣口處和氯氣進氣口處，分別對氫氣和氯氣流量進行測量。根據生產控制中HCL的純度分析來設定氫氣和氯氣適合的比值，該裝置可以通過精確的氫氣和氯氣流量測量儀表31對氫氣和氯氣流量進行測量，在通過氫氣氯氣自動配比控制裝置3的調節實現氫氣與氯氣的自動配比控制。若生產中氫氣、氯氣的純度發生較大的變動時，則可通過修正氫氣與氯氣的比值來保證自動控制的穩定可靠。
[0038]具體地，制酸自動控制裝置4設置於氯化氫氣體出口 133處，具有在線檢測模塊41，可通過在線檢測模塊41在線檢測鹽酸濃度和進吸收水流量，再自動配比來控制鹽酸產品的濃度。另外可以通過在線檢測模塊41對鹽酸中游離氯的在線檢測，實現對制酸時氯氣和氫氣的配比情況的實時監控，並信號反饋給與之信號連接的氫氣氯氣自動配比控制裝置3進一步進行調節。
[0039]本實用新型實施例提供的一種具有預熱器的副產蒸汽氯化氫合成系統的工作過程是:由緩衝罐來的氯氣、氫氣經燈頭座113進入爐內，在石英燈頭114上燃燒合成氯化氫氣體，氯化氫氣體向上進入蒸汽發生段12的爐腔120內；氯化氫氣體的熱量傳遞給水冷壁爐筒121內的軟水，軟水吸收氯化氫氣體的反應熱後上升，經上端環形集水箱122會集通過上升管124進入汽包2，部分水汽化成蒸汽經副產蒸汽輸出管21產出，其它軟水通過下降管125進入水冷壁爐筒下端環形集水箱123，再次進入水冷壁爐筒鋼管內，軟水在汽包與蒸汽發生段之間依靠密度差不斷完成自循環；循環軟水在吸收熱量產生蒸汽的同時，也將高溫氯化氫氣體冷卻下來。經初步冷卻的氯化氫氣體進一步向上通過中間流道130進入氯化氫氣冷卻段13，上升到頂部上封頭134後再折返向下，通過石墨換熱塊132縱向孔與石墨換熱塊132橫向孔內冷卻水換熱冷卻，到達過渡段131後側向經氯化氫氣體出口 133輸出，冷卻後的氯化氫氣體溫度可以達到40°C以下，可以直接供後續使用。
[0040]本實用新型實施例提供的技術方案帶來的有益效果是:[0041]①熱能利用率高。每合成It氯化氫氣體可副產中壓蒸汽0.6?0.7t。以生產120t/d高純鹽酸為例，鹽酸合成系統裝置滿負荷生產時日產蒸汽約24噸，蒸汽單價以150.00元/噸計，年開車330天，年創效益約118萬元；以生產160t/d氯化氫為例，氯化氫合成系統裝置滿負荷生產時日產蒸汽約104噸，蒸汽單價以150.00元/噸計，年開車330天，年創效益約514.8萬元。
[0042]②由於氯化氫合成放熱大部分用來發生蒸汽，與常規爐型相比，循環冷卻水用量大幅減少。以160t/d氯化氫合成爐來計算，每小時產出的熱量為4.026X106kcal/h，這部分熱量68%左右以副產蒸汽的形式帶走，若以循環冷卻水的方式移熱，則需消耗458t/h的冷卻水量(循環冷卻水溫升按6°C計)，按一般循環水裝置配置需約SOkW動力電，電價按
0.5元/度計，每年可節約動力電費用約31.6萬元。
[0043]③氯化氫合成系統副產的中、低壓蒸汽可直接併入中、低壓蒸汽管網，而副產
0.2?0.3MPa蒸汽的合成爐，需要建立單獨的蒸汽用戶網。本方案可以節省建立單獨蒸汽管網的投資。
[0044]本實用新型實施例提供的一種具有制酸自動控制裝置的副產蒸汽氯化氫合成系統，通過合成爐高溫區段設置的鋼製水冷壁爐筒，合成段頂部和底部區段設置的石墨材質爐筒，既克服了石墨爐筒強度低和使用溫度受限制的缺點，又克服了合成段頂部和底部容易腐蝕的缺點，從而使氯化氫合成的熱能利用率提高到70%，副產蒸汽壓力可在0.8?
1.4MPa間調節，副產蒸汽使用壓力可在0.2?1.4MPa間調節，可併入中、低壓蒸汽網使用，使熱能得到充分利用；又通過設置的制酸自動控制裝置，有效的保證氯化氫產品的質量。
[0045]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，並不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種具有制酸自動控制裝置的副產蒸汽氯化氫合成系統，所述具有制酸自動控制裝置的副產蒸汽氯化氫合成系統包括副產蒸汽氯化氫合成爐和與之連接的汽包；其特徵在於， 所述具有制酸自動控制裝置的副產蒸汽氯化氫合成系統還包括氫氣氯氣自動配比控制裝置、與之信號連接的制酸自動控制裝置； 所述氫氣氯氣自動配比控制裝置具有氫氣和氯氣流量測量儀表，其分別設置於氫氣進氣口處和氯氣進氣口處； 所述制酸自動控制裝置設置於氯化氫氣體出口處，具有在線檢測模塊。
2.根據權利要求1所述的具有制酸自動控制裝置的副產蒸汽氯化氫合成系統，其特徵在於， 所述副產蒸汽氯化氫合成爐的主體結構自下而上分為合成段、副產蒸汽段和冷卻段； 所述合成段具有石墨爐底，所述石墨爐底上設置有石墨爐筒和燈頭座，所述燈頭座連接有石英燈頭； 所述石墨爐底端部設置有鋼底座，所述石墨爐筒外周設置鋼外殼，所述鋼外殼與石墨爐底之間具有冷卻水道。
3.根據權利要求2所述的具有制酸自動控制裝置的副產蒸汽氯化氫合成系統，其特徵在於，所述副產蒸汽段包括水冷壁爐筒，所述水冷壁爐筒的上端部設置上端環形集水箱，所述水冷壁爐筒的下端部設置下端環形集水箱。
4.根據權利要求3所述的具有制酸自動控制裝置的副產蒸汽氯化氫合成系統，其特徵在於，所述水冷壁爐筒為鋼製的水冷壁爐筒。
5.根據權利要求2所述的具有制酸自動控制裝置的副產蒸汽氯化氫合成系統，其特徵在於，所述冷卻段的外部設置具有冷卻水通道的鋼外殼，所述冷卻段的內部設置石墨內壁。
6.根據權利要求2或5所述的具有制酸自動控制裝置的副產蒸汽氯化氫合成系統，其特徵在於， 所述冷卻段具有過渡段，所述過渡段上方設置有塊孔式石墨換熱塊，所述過渡段一側設置有氯化氫氣體出口 ； 所述石墨換熱塊具有中間流道，所述石墨換熱塊上方設置有上封頭。
7.根據權利要求1所述的具有制酸自動控制裝置的副產蒸汽氯化氫合成系統，其特徵在於， 所述汽包為蒸汽發生分離裝置； 所述汽包一端設置有副產蒸汽輸出管，另一端設置有補充軟水管； 所述汽包通過上升管、下降管與水冷壁蒸汽發生段連接組成蒸汽發生系統。
【文檔編號】C01B7/01GK203392843SQ201320320145
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年6月5日 優先權日:2013年6月5日
【發明者】單玉樓, 黃宜勇 申請人:東臺市通港石墨設備有限公司