副產蒸汽或熱水的組合鹽酸合成爐的製作方法
2023-04-22 22:23:41 1
副產蒸汽或熱水的組合鹽酸合成爐的製作方法
【專利摘要】本發明提供了副產蒸汽或熱水的組合鹽酸合成爐，包括內部石墨制合成吸收部及鋼製外爐筒；合成吸收部包括：合成段、換熱塊段、過渡段、水冷段、氣液分離段、冷卻吸收段及上封頭；內部合成吸收部與外爐筒之間為循環液體腔；合成段底部為燃燒部；燃燒部設有原料氣體進口；上封頭設有吸收液入口及尾氣出口，頂部設有石墨爆破盤；氣液分離段設有出酸口。石墨內爐筒外壁或內外壁設有石墨翅片。換熱塊段及冷卻吸收段處的循環液體腔內設有折流板，折流板包括剛性折流板及與之夾裝的柔性折流板。本發明通過合成段和換熱塊段兩段同時將高溫燃氣的熱焓轉移給循環液體腔內的循環熱水，用以副產蒸汽或高溫熱水，使燃燒熱能得到充分的能量轉換，同時有效提高傳熱效率。
【專利說明】副產蒸汽或熱水的組合鹽酸合成爐
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種鹽酸合成爐，尤其涉及一種有效提高傳熱效率的副產蒸汽或熱水的組合鹽酸合成爐。
【背景技術】
[0002]工業鹽酸的生產主要採用氯氣與氫氣在合成爐內燃燒合成氯化氫氣體，合成溫度> 1500°C，因此需要進行降溫，降溫後的氯化氫氣體再用稀鹽酸或水吸收生成合成鹽酸，即包括三道工序:合成一冷卻一吸收。
[0003]常規的生產採用三臺設備分別完成上述三道工序，其生產成本較高，生產效率低，原料浪費較嚴重。
[0004]較為先進的流程為:將上述合成——冷卻——吸收三道工序合成到一臺設備內完成，即採用組合鹽酸合成爐。一般的三合一爐僅僅用於鹽酸的合成。但是，在燃燒生成氯化氫的過程中產生較大熱量，而這些熱量並沒有得到較好的利用，造成能源的浪費。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在於提供一種結構合理，有效提高傳熱效率的副產蒸汽或熱水的組合鹽酸合成爐。
[0006]為了實現上述目的，本發明提供的副產蒸汽或熱水的組合鹽酸合成爐，由石墨材料製造的內部合成吸收部及包覆於合成吸收部外的鋼製外爐筒組成；
內部合成吸收部自下至上依次包括:合成段、多塊換熱塊段、過渡段、水冷段、氣液分離段、多塊冷卻吸收段及上 封頭；
內部合成吸收部與外爐筒之間為循環液體腔；
合成段為一石墨內爐筒；合成段底部為燃燒部；燃燒部設有原料氣體進口 ；上封頭設有吸收液入口及尾氣出口，頂部設有石墨爆破盤；氣液分離段設有出酸口 ；
換熱塊段、水冷段及冷卻吸收段均為設有通孔的石墨塊，通孔包括若干水平通孔及若干豎直通孔，各水平通孔均與循環液體腔連通，各塊換熱塊段的豎直通孔及各塊冷卻吸收段的豎直通孔上下連通；
氣液分離段分布有若干升氣管；於最上一塊冷卻吸收段的每個豎直通孔均設有溢流
管；
內爐筒筒體外壁或內外壁上設置有石墨翅片，石墨翅片沿筒壁縱向、環向或螺旋形設
置；
換熱塊段及冷卻吸收段與外爐筒間的循環液體腔內設有折流板，折流板包括剛性折流板及與剛性折流板夾裝的柔性折流板，柔性折流板與外爐筒內壁接觸，隨外爐筒內表面形狀變化。
[0007]由此，氫氣及氯氣從原料進氣口進入，通過燃燒部點燃，在合成段中合成氯化氫氣體；高溫氯化氫氣體上升，進入換熱塊段，一部分燃燒熱通過內爐筒及石墨換熱塊傳遞給循環液體腔中的液體，進而將燃燒熱轉換為液體的熱焓；提高了熱液體的溫度，輸出外爐筒後可直接作熱水利用，或者經閃蒸後成飽和水蒸汽利用；降溫後的氯化氫氣體繼續上升，進入冷卻吸收段，在冷卻吸收段上升的同時，被自上而下流動的吸收液吸收，吸收液酸濃度被提高；被提高了濃度的吸收液向下流動，進入氣液分離段，並由出酸口輸出；尾氣從尾氣出口排出。
[0008]另外，石墨筒體外壁或內外壁上設置有石墨翅片大大擴大了傳熱面積，提高了傳熱效率。
[0009]換熱塊段及冷卻吸收段都設有柔性折流板，填補了原僅一片剛性折流板與外爐筒間的間隙，防止因上述間隙產生洩漏，造成冷卻或加熱流體短路的現象，提高了傳熱效率。
[0010]在一些實施方式中，外爐筒包括上、下互不相通的兩段，分別為上殼體及下殼體；合成段、多塊換熱塊段及過渡段設於下殼體內，水冷段、氣液分離段及多塊冷卻吸收段設於上殼體內；下殼體與合成段、多塊換熱塊段間為循環熱水腔，上殼體與水冷段及多塊冷卻吸收段間為上冷卻水腔。
[0011]在一些實施方式中，下殼體下端，於合成段設有循環熱水進水口，下殼體上端，於換熱塊段上端設有循環熱水出水口 ；上殼體下端，於水冷段設有上冷卻水進口，上殼體上端，於冷卻吸收段設有上冷卻水出口。
[0012]由此，合成段及換熱塊段兩段取熱，提高了取熱率，加大了節能的效果；循環熱水腔內的熱水吸收氣體的燃燒熱，以提高其熱焓，副產出熱水或蒸汽。此結構增加了內爐筒的耐熱要求，適於燃燒熱不太高的燃燒合成。
[0013]在一些實施方式中，外爐筒包括上、中、下互不相通的三段，自下至上依次為下殼體、中間殼體及上殼體； 合成段下段設於下殼體內，合成段上段、多塊換熱塊段及過渡段設於中間殼體內，水冷段、氣液分離段及多塊冷卻吸收段設於上殼體內；下殼體與合成段下段間為下冷卻水腔；中間殼體與合成段上段、多塊換熱塊段間為循環熱水腔；上殼體與水冷段及多塊冷卻吸收段間為上冷卻水腔。
[0014]在一些實施方式中，下殼體下端設有下冷卻水進口，下殼體上端設有下冷卻水出口 ；中間殼體下端設有循環熱水進水口，中間殼體上端設有循環熱水出水口 ；上殼體下端，於水冷段設有上冷卻水進口，上殼體上端，於冷卻吸收段設有上冷卻水出口。
[0015]由此，合成段下段的水腔為冷卻水腔，合成段上段及換熱塊段的水腔為取熱水腔，取熱水腔內的熱水吸收氣體的燃燒熱，以提高其熱焓，副產出熱水或蒸汽。此時，合成段的燃氣高溫區採用冷卻水冷卻，提高了安全可靠性，故適於燃燒合成時，發熱量大及燃氣溫度高的燃氣，或要求副產蒸汽壓力高的場合。
[0016]在一些實施方式中，石墨翅片沿筒壁採用縱向、環向或螺旋形中兩種以上形式混合設置。由此，通過混合設置翅片，提高抗彎及抗壓強度，提高承受內壓的能力，同時不影響冷卻水的流動。
[0017]在一些實施方式中，內爐筒外設有加強箍。由此，提高抗彎及抗壓強度。
[0018]在一些實施方式中，設有夾板，柔性折流板夾設於剛性折流板及夾板之間，並通過螺栓固定。由此，柔性折流板填補了剛性折流板與外爐筒間的間隙，防止因上述間隙產生洩漏，造成冷卻或加熱流體短路的現象，提高了傳熱效率。【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1為本發明第一種實施方式的副產蒸汽或熱水的組合鹽酸合成爐的結構示意圖；
圖2為本發明第二種實施方式的副產蒸汽或熱水的組合鹽酸合成爐的結構示意圖；
圖3為圖1或圖2所示的副產蒸汽或熱水的組合鹽酸合成爐中換熱塊段處折流板的剖視圖；
圖4為圖1或圖2所示的副產蒸汽或熱水的組合鹽酸合成爐中內爐筒的一種實施方式的結構不意圖；
圖5為圖4所示的內爐筒的外壁側視圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖及具體實施例來對本發明作進一步的詳細描述說明。
[0021]圖1和圖2示意性地顯示了根據本發明兩種實施方式的副產蒸汽或熱水的組合鹽酸合成爐。
[0022]實施例1
圖1示意性地顯示了根據本發明一種實施方式的副產蒸汽或熱水的組合鹽酸合成爐。
[0023]如圖1所示，本發明的副產蒸汽或熱水的組合鹽酸合成爐，包括內部石墨材料制合成吸收部I及包覆於合成吸收部外的鋼製外爐筒102。內部合成吸收部自下至上依次包括:合成氣體的合成段10、多塊換熱取熱的換熱塊段20、過渡段50、水冷段60、分離酸液的氣液分離段40、多塊吸收 氣體的冷卻吸收段30及上封頭70 ;內部合成吸收部與外爐筒102之間為循環液體腔0102。
[0024]合成段10為一具有較高耐熱度的石墨內爐筒101，合成段10底部為燃燒部11，燃燒部11設有原料氣體進口(al，a2)。
[0025]冷卻吸收段30上方設有吸收液入口 i及尾氣出口 h，於最上一塊冷卻吸收段30的每個豎直通孔33均設有溢流管301，溢流管301上方覆有分布板302，分布板302設於吸收液入口 i下方。
[0026]氣液分離段40內分布有若干升氣管401，同時設有出酸口 g ;上封頭70頂部設有石墨爆破盤701。
[0027]其中，如圖所示，換熱塊段20、水冷段60及冷卻吸收段30均為設有通孔的石墨塊，通孔包括若干水平通孔22及若干豎直通孔33，各水平通孔22均與循環液體腔0102連通，各塊換熱段20的豎直通孔33及各塊冷卻吸收段30等的豎直通孔33連通。
[0028]在本發明的此實施例中，外爐筒101包括上、下互不相通的兩段，分別為上殼體1101及下殼體1102，合成段10、多塊換熱塊段20及過渡段50設於下殼體1102內，水冷段60、氣液分離段40及多塊冷卻吸收段30設於上殼體1101內。下殼體1102與內爐筒102及換熱塊段20間為循環熱水腔021，上殼體1101與冷卻段60、冷卻吸收段30間為上冷卻水腔023，下殼體1102下端，於述合成段10設有循環熱水進水口 C，下殼體1102上端，於換熱塊段20設有循環熱水出水口 d ;上殼體1101下端，於水冷段60設有上冷卻水進口 j，上殼體1101上端，於冷卻吸收段30設有上冷卻水出口 k。
[0029]工作原理:氫氣及氯氣分別從原料進氣口(al，a2)進入，通過燃燒部11點燃，氣體上升，在合成段10中合成氯化氫氣體；高溫氯化氫氣體上升，進入換熱塊段20 (在合成段10及換熱塊段20，一部分燃燒熱通過合成段10及換熱塊20傳遞給循環熱水腔0102中的熱水，進而將燃燒熱轉換為熱水的熱焓，提高熱水溫度，循環熱水從循環熱水進水口 c進入，取熱後從循環熱水出水口 d輸出，熱水輸出後可直接以熱水狀態利用，也可經閃蒸後成飽和水蒸汽利用)；降溫後的氯化氫氣體繼續上升，通過過渡段50及水冷段60進行進一步的降溫；氣體繼續向上，進入冷卻吸收段30，在冷卻吸收段30內上升的同時，被從吸收液入口 i進入的，至上而下流動的吸收液吸收，吸收液酸濃度被提高；被提高了濃度的吸收液繼續向下流動，進入氣液分離段40，由出酸口 g輸出；尾氣從冷卻吸收段上方尾氣出口 h排出。此外，循環熱水腔021內的熱水吸收氣體的燃燒熱，以提高其熱焓，副產出熱水或蒸汽。
[0030]適用場合:
本發明此實施方式的一種副產蒸汽或熱水的組合鹽酸合成爐適於燃燒熱不太高的燃燒合成。
[0031]實施例2:
圖2示意性地顯示了根據本發明另一種實施方式的副產蒸汽或熱水的組合鹽酸合成爐。
[0032]如圖2所示，本實施例的副產蒸汽或熱水的組合鹽酸合成爐的結構及原理與實施例I基本相同，其不同之處在於:
外爐筒101包括上、中、下互不相通的三段，自下至上依次為下殼體1102、中間殼體1103及上殼體1101 ;合成段10下段設於下殼體1102內，合成段10上段及多塊換熱塊段20和過渡段50設於中間殼體1103內，水冷段60、氣液分離段40及多塊冷卻吸收段30設於上殼體1101內。下殼體 1102與內爐筒102下段間為下冷卻水腔022;中間殼體1103與內爐筒102上段及換熱塊間為循環熱水腔021 ;上殼體1101與水冷段60至吸收段30間為上冷卻水腔023。下殼體1102下端設有下冷卻水進口 e，下殼體1102上端設有下冷卻水出口 f ;中間殼體1103下端設有循環熱水進水口 C，中間殼體1103上端設有循環熱水出水口d ;上殼體1101下端，於水冷段60設有上冷卻水進口 j，上殼體1101上端，於冷卻吸收段30設有上冷卻水出口 k。
[0033]適用場合:
本發明此實施方式的副產蒸汽或熱水的組合鹽酸合成爐適於燃燒合成時，發熱量大及燃氣溫度高的燃氣，或要求副產蒸汽壓力高的場合。
[0034]如圖4和圖5所示，本發明以上兩種實施方式的副產蒸汽或熱水的組合鹽酸合成爐，石墨筒體外壁或內外壁上設置有石墨翅片1011，石墨翅片1011沿筒壁縱向、環向或螺旋形設置，且採用兩種以上形式混合設置，在本發明的此實施方式中，筒體外壁採用縱向翅片111及環向翅片222兩種形式混合設置，同時，筒體筒壁上可設有加強箍1012，因此，大大擴大了傳熱面積，提高了傳熱效率，提高了爐筒的強度。
[0035]本發明以上兩種實施方式的副產蒸汽或熱水的組合鹽酸合成爐，換熱塊段20及冷卻吸收段30處的循環液體腔0102內設有折流板1201。如圖3所示，僅僅示出來了換熱塊段20處的折流板的結構示意圖，折流板1201成圓弧形或直板形設於所述循環液體腔0102內。折流板1201包括剛性折流板0101及通過一夾板0112與剛性折流板0101夾裝的柔性折流板Ol 11，柔性折流板0111夾設於剛性折流板0101及夾板0112之間。柔性折流板0111與外爐筒102內壁接觸，隨外爐筒102內表面形狀變化。因此，柔性折流板0111填補了剛性折流板12011與外爐筒102間的間隙，防止因上述間隙產生洩漏，造成冷卻或加熱流體短路的現象，提聞了傳熱效率。
[0036]綜上所述，本發明的副產蒸汽或熱水的組合鹽酸合成爐，有效提高傳熱效率，將燃燒熱能得到了充分的能量轉換，採用循環熱水吸收合成氣體的燃燒熱，以提高其熱焓，副產出熱水或蒸 汽。
【權利要求】
1.副產蒸汽或熱水的組合鹽酸合成爐，其特徵在於，由石墨材料製造的內部合成吸收部(I)及包覆於所述合成吸收部(I)外的鋼製外爐筒(102)組成； 所述內部合成吸收部(I)自下至上依次包括:合成段(10)、多塊換熱塊段(20)、過渡段(50),水冷段(60)、氣液分離段(40)、多塊冷卻吸收段(30)及上封頭(70); 所述內部合成吸收部與所述外爐筒(102)之間為循環液體腔(0102)； 所述合成段(10)為一石墨內爐筒(101);所述合成段(10)底部為燃燒部(11);所述燃燒部(11)設有原料氣體進口(al，a2);所述上封頭(70)設有吸收液入口(i)及尾氣出口(h)，頂部設有石墨爆破盤(701);所述氣液分離段(40)設有出酸口(g)； 所述換熱塊段(20)、水冷段(60)及所述冷卻吸收段(30)均為設有通孔的石墨塊，所述通孔包括若干水平通孔(22 )及若干豎直通孔(33 )，所述各水平通孔(22 )均與所述循環液體腔(0102 )連通，各塊所述換熱塊段(20 )的豎直通孔(33 )及各塊所述冷卻吸收段(30 )的豎直通孔(33)上下連通； 所述氣液分離段(40)分布有若干升氣管(401)； 於最上一塊所述冷卻吸收 段(30)的每個豎直通孔(33)均設有溢流管(301)； 所述內爐筒(101)筒體外壁或內外壁上設置有石墨翅片(1011)，所述石墨翅片(1011)沿筒壁縱向、環向或螺旋形設置； 所述換熱塊段(20)及冷卻吸收段(30)與外爐筒(102)間的循環液體腔(0102)內設有折流板(1201),所述折流板(1201)包括剛性折流板(0101)及與所述剛性折流板(0101)夾裝的柔性折流板(0111)，所述柔性折流板(0111)與所述外爐筒(102)內壁接觸，隨外爐筒(102)內表面形狀變化。
2.根據權利要求1所述的副產蒸汽或熱水的組合鹽酸合成爐，其特徵在於，所述外爐筒(101)包括上、下互不相通的兩段，分別為上殼體(1101)及下殼體(1102);所述合成段(10),多塊換熱塊段(20)及過渡段(50)設於所述下殼體(1102)內，所述水冷段(60)、氣液分離段(40)及多塊冷卻吸收段(30)設於所述上殼體(1101)內；所述下殼體(1102)與所述合成段(10)、多塊換熱塊段(20)間為循環熱水腔(021)，所述上殼體(1101)與所述水冷段(60)及多塊冷卻吸收段(30)間為上冷卻水腔(023)。
3.根據權利要求2所述的副產蒸汽或熱水的組合鹽酸合成爐，其特徵在於，所述下殼體(1102 )下端，於所述合成段(10 )設有循環熱水進水口( c )，所述下殼體(1102 )上端，於所述換熱塊段(20)設有循環熱水出水口(d);所述上殼體(1101)下端，於所述水冷段(60)設有上冷卻水進口( j )，上殼體(1101)上端，於所述冷卻吸收段(30)設有上冷卻水出口(k)。
4.根據權利要求1所述的副產蒸汽或熱水的組合鹽酸合成爐，其特徵在於，所述外爐筒(101)包括上、中、下互不相通的三段，自下至上依次為下殼體(1102)、中間殼體(1103)及上殼體(1101);所述合成段(10)的下部設於下殼體(1102)內，合成段(10)上部、多塊換熱塊段(20)及過渡段(50)設於所述中間殼體(1103)內，所述水冷段(60)、氣液分離段(40)及多塊冷卻吸收段(30)設於所述上殼體(1101)內；所述下殼體(1102)與所述合成段(10)的下部間為下冷卻水腔(022);所述中間殼體(1103)與所述合成段(10)上部、多塊換熱塊段(20)間為循環熱水腔(021);所述上殼體(1101)與所述水冷段(60)及多塊冷卻吸收段(30)間為上冷卻水腔(023)。
5.根據權利要求4所述的副產蒸汽或熱水的組合鹽酸合成爐，其特徵在於，所述下殼體(1102)下端設有下冷卻水進口( e)，上端設有下冷卻水出口( f );所述中間殼體(1103)下端設有循環熱水進水口(C)，上端設有循環熱水出水口(d);所述上殼體(1101)下端，於所述水冷段(60)設有上冷卻水進口(j)，上殼體(I 101)上端，於所述冷卻吸收段(30)設有上冷卻水出口(k)。
6.根據權利要求1至5中任一所述的副產蒸汽或熱水的組合鹽酸合成爐，其特徵在於，所述石墨翅片(1011)沿筒壁採用縱向、環向或螺旋形中兩種以上形式混合設置。
7.根據權利要求6所述的副產蒸汽或熱水的組合鹽酸合成爐，其特徵在於，所述內爐筒(102)外設有加強箍(1012)。
8.根據權利要求1至5中任一 所述的副產蒸汽或熱水的組合鹽酸合成爐，其特徵在於，所述折流板(1201)設於所述循環液體腔(0102)內。
9.根據權利要求8所述的副產蒸汽或熱水的組合鹽酸合成爐，其特徵在於，設有夾板(0112)，所述柔性折流板(0111)夾設於所述剛性折流板(0101)及所述夾板(0112)之間，並通過螺栓(0113)固定。
【文檔編號】C01B7/01GK103449369SQ201310354916
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年8月15日 優先權日:2013年8月15日
【發明者】姚松年, 姚建 申請人:南通山劍石墨設備有限公司