副产蒸汽或热水的组合盐酸合成炉的制作方法
【专利摘要】本发明提供了副产蒸汽或热水的组合盐酸合成炉，包括内部石墨制合成吸收部及钢制外炉筒；合成吸收部包括：合成段、换热块段、过渡段、水冷段、气液分离段、冷却吸收段及上封头；内部合成吸收部与外炉筒之间为循环液体腔；合成段底部为燃烧部；燃烧部设有原料气体进口；上封头设有吸收液入口及尾气出口，顶部设有石墨爆破盘；气液分离段设有出酸口。石墨内炉筒外壁或内外壁设有石墨翅片。换热块段及冷却吸收段处的循环液体腔内设有折流板，折流板包括刚性折流板及与之夹装的柔性折流板。本发明通过合成段和换热块段两段同时将高温燃气的热焓转移给循环液体腔内的循环热水，用以副产蒸汽或高温热水，使燃烧热能得到充分的能量转换，同时有效提高传热效率。
【专利说明】副产蒸汽或热水的组合盐酸合成炉
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种盐酸合成炉，尤其涉及一种有效提高传热效率的副产蒸汽或热水的组合盐酸合成炉。
【背景技术】
[0002]工业盐酸的生产主要采用氯气与氢气在合成炉内燃烧合成氯化氢气体，合成温度> 1500°C，因此需要进行降温，降温后的氯化氢气体再用稀盐酸或水吸收生成合成盐酸，即包括三道工序:合成一冷却一吸收。
[0003]常规的生产采用三台设备分别完成上述三道工序，其生产成本较高，生产效率低，原料浪费较严重。
[0004]较为先进的流程为:将上述合成——冷却——吸收三道工序合成到一台设备内完成，即采用组合盐酸合成炉。一般的三合一炉仅仅用于盐酸的合成。但是，在燃烧生成氯化氢的过程中产生较大热量，而这些热量并没有得到较好的利用，造成能源的浪费。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种结构合理，有效提高传热效率的副产蒸汽或热水的组合盐酸合成炉。
[0006]为了实现上述目的，本发明提供的副产蒸汽或热水的组合盐酸合成炉，由石墨材料制造的内部合成吸收部及包覆于合成吸收部外的钢制外炉筒组成；
内部合成吸收部自下至上依次包括:合成段、多块换热块段、过渡段、水冷段、气液分离段、多块冷却吸收段及上 封头；
内部合成吸收部与外炉筒之间为循环液体腔；
合成段为一石墨内炉筒；合成段底部为燃烧部；燃烧部设有原料气体进口 ；上封头设有吸收液入口及尾气出口，顶部设有石墨爆破盘；气液分离段设有出酸口 ；
换热块段、水冷段及冷却吸收段均为设有通孔的石墨块，通孔包括若干水平通孔及若干竖直通孔，各水平通孔均与循环液体腔连通，各块换热块段的竖直通孔及各块冷却吸收段的竖直通孔上下连通；
气液分离段分布有若干升气管；于最上一块冷却吸收段的每个竖直通孔均设有溢流
管；
内炉筒筒体外壁或内外壁上设置有石墨翅片，石墨翅片沿筒壁纵向、环向或螺旋形设
置；
换热块段及冷却吸收段与外炉筒间的循环液体腔内设有折流板，折流板包括刚性折流板及与刚性折流板夹装的柔性折流板，柔性折流板与外炉筒内壁接触，随外炉筒内表面形状变化。
[0007]由此，氢气及氯气从原料进气口进入，通过燃烧部点燃，在合成段中合成氯化氢气体；高温氯化氢气体上升，进入换热块段，一部分燃烧热通过内炉筒及石墨换热块传递给循环液体腔中的液体，进而将燃烧热转换为液体的热焓；提高了热液体的温度，输出外炉筒后可直接作热水利用，或者经闪蒸后成饱和水蒸汽利用；降温后的氯化氢气体继续上升，进入冷却吸收段，在冷却吸收段上升的同时，被自上而下流动的吸收液吸收，吸收液酸浓度被提高；被提高了浓度的吸收液向下流动，进入气液分离段，并由出酸口输出；尾气从尾气出口排出。
[0008]另外，石墨筒体外壁或内外壁上设置有石墨翅片大大扩大了传热面积，提高了传热效率。
[0009]换热块段及冷却吸收段都设有柔性折流板，填补了原仅一片刚性折流板与外炉筒间的间隙，防止因上述间隙产生泄漏，造成冷却或加热流体短路的现象，提高了传热效率。
[0010]在一些实施方式中，外炉筒包括上、下互不相通的两段，分别为上壳体及下壳体；合成段、多块换热块段及过渡段设于下壳体内，水冷段、气液分离段及多块冷却吸收段设于上壳体内；下壳体与合成段、多块换热块段间为循环热水腔，上壳体与水冷段及多块冷却吸收段间为上冷却水腔。
[0011]在一些实施方式中，下壳体下端，于合成段设有循环热水进水口，下壳体上端，于换热块段上端设有循环热水出水口 ；上壳体下端，于水冷段设有上冷却水进口，上壳体上端，于冷却吸收段设有上冷却水出口。
[0012]由此，合成段及换热块段两段取热，提高了取热率，加大了节能的效果；循环热水腔内的热水吸收气体的燃烧热，以提高其热焓，副产出热水或蒸汽。此结构增加了内炉筒的耐热要求，适于燃烧热不太高的燃烧合成。
[0013]在一些实施方式中，外炉筒包括上、中、下互不相通的三段，自下至上依次为下壳体、中间壳体及上壳体； 合成段下段设于下壳体内，合成段上段、多块换热块段及过渡段设于中间壳体内，水冷段、气液分离段及多块冷却吸收段设于上壳体内；下壳体与合成段下段间为下冷却水腔；中间壳体与合成段上段、多块换热块段间为循环热水腔；上壳体与水冷段及多块冷却吸收段间为上冷却水腔。
[0014]在一些实施方式中，下壳体下端设有下冷却水进口，下壳体上端设有下冷却水出口 ；中间壳体下端设有循环热水进水口，中间壳体上端设有循环热水出水口 ；上壳体下端，于水冷段设有上冷却水进口，上壳体上端，于冷却吸收段设有上冷却水出口。
[0015]由此，合成段下段的水腔为冷却水腔，合成段上段及换热块段的水腔为取热水腔，取热水腔内的热水吸收气体的燃烧热，以提高其热焓，副产出热水或蒸汽。此时，合成段的燃气高温区采用冷却水冷却，提高了安全可靠性，故适于燃烧合成时，发热量大及燃气温度高的燃气，或要求副产蒸汽压力高的场合。
[0016]在一些实施方式中，石墨翅片沿筒壁采用纵向、环向或螺旋形中两种以上形式混合设置。由此，通过混合设置翅片，提高抗弯及抗压强度，提高承受内压的能力，同时不影响冷却水的流动。
[0017]在一些实施方式中，内炉筒外设有加强箍。由此，提高抗弯及抗压强度。
[0018]在一些实施方式中，设有夹板，柔性折流板夹设于刚性折流板及夹板之间，并通过螺栓固定。由此，柔性折流板填补了刚性折流板与外炉筒间的间隙，防止因上述间隙产生泄漏，造成冷却或加热流体短路的现象，提高了传热效率。【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为本发明第一种实施方式的副产蒸汽或热水的组合盐酸合成炉的结构示意图；
图2为本发明第二种实施方式的副产蒸汽或热水的组合盐酸合成炉的结构示意图；
图3为图1或图2所示的副产蒸汽或热水的组合盐酸合成炉中换热块段处折流板的剖视图；
图4为图1或图2所示的副产蒸汽或热水的组合盐酸合成炉中内炉筒的一种实施方式的结构不意图；
图5为图4所示的内炉筒的外壁侧视图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图及具体实施例来对本发明作进一步的详细描述说明。
[0021]图1和图2示意性地显示了根据本发明两种实施方式的副产蒸汽或热水的组合盐酸合成炉。
[0022]实施例1
图1示意性地显示了根据本发明一种实施方式的副产蒸汽或热水的组合盐酸合成炉。
[0023]如图1所示，本发明的副产蒸汽或热水的组合盐酸合成炉，包括内部石墨材料制合成吸收部I及包覆于合成吸收部外的钢制外炉筒102。内部合成吸收部自下至上依次包括:合成气体的合成段10、多块换热取热的换热块段20、过渡段50、水冷段60、分离酸液的气液分离段40、多块吸收 气体的冷却吸收段30及上封头70 ;内部合成吸收部与外炉筒102之间为循环液体腔0102。
[0024]合成段10为一具有较高耐热度的石墨内炉筒101，合成段10底部为燃烧部11，燃烧部11设有原料气体进口(al，a2)。
[0025]冷却吸收段30上方设有吸收液入口 i及尾气出口 h，于最上一块冷却吸收段30的每个竖直通孔33均设有溢流管301，溢流管301上方覆有分布板302，分布板302设于吸收液入口 i下方。
[0026]气液分离段40内分布有若干升气管401，同时设有出酸口 g ;上封头70顶部设有石墨爆破盘701。
[0027]其中，如图所示，换热块段20、水冷段60及冷却吸收段30均为设有通孔的石墨块，通孔包括若干水平通孔22及若干竖直通孔33，各水平通孔22均与循环液体腔0102连通，各块换热段20的竖直通孔33及各块冷却吸收段30等的竖直通孔33连通。
[0028]在本发明的此实施例中，外炉筒101包括上、下互不相通的两段，分别为上壳体1101及下壳体1102，合成段10、多块换热块段20及过渡段50设于下壳体1102内，水冷段60、气液分离段40及多块冷却吸收段30设于上壳体1101内。下壳体1102与内炉筒102及换热块段20间为循环热水腔021，上壳体1101与冷却段60、冷却吸收段30间为上冷却水腔023，下壳体1102下端，于述合成段10设有循环热水进水口 C，下壳体1102上端，于换热块段20设有循环热水出水口 d ;上壳体1101下端，于水冷段60设有上冷却水进口 j，上壳体1101上端，于冷却吸收段30设有上冷却水出口 k。
[0029]工作原理:氢气及氯气分别从原料进气口(al，a2)进入，通过燃烧部11点燃，气体上升，在合成段10中合成氯化氢气体；高温氯化氢气体上升，进入换热块段20 (在合成段10及换热块段20，一部分燃烧热通过合成段10及换热块20传递给循环热水腔0102中的热水，进而将燃烧热转换为热水的热焓，提高热水温度，循环热水从循环热水进水口 c进入，取热后从循环热水出水口 d输出，热水输出后可直接以热水状态利用，也可经闪蒸后成饱和水蒸汽利用)；降温后的氯化氢气体继续上升，通过过渡段50及水冷段60进行进一步的降温；气体继续向上，进入冷却吸收段30，在冷却吸收段30内上升的同时，被从吸收液入口 i进入的，至上而下流动的吸收液吸收，吸收液酸浓度被提高；被提高了浓度的吸收液继续向下流动，进入气液分离段40，由出酸口 g输出；尾气从冷却吸收段上方尾气出口 h排出。此外，循环热水腔021内的热水吸收气体的燃烧热，以提高其热焓，副产出热水或蒸汽。
[0030]适用场合:
本发明此实施方式的一种副产蒸汽或热水的组合盐酸合成炉适于燃烧热不太高的燃烧合成。
[0031]实施例2:
图2示意性地显示了根据本发明另一种实施方式的副产蒸汽或热水的组合盐酸合成炉。
[0032]如图2所示，本实施例的副产蒸汽或热水的组合盐酸合成炉的结构及原理与实施例I基本相同，其不同之处在于:
外炉筒101包括上、中、下互不相通的三段，自下至上依次为下壳体1102、中间壳体1103及上壳体1101 ;合成段10下段设于下壳体1102内，合成段10上段及多块换热块段20和过渡段50设于中间壳体1103内，水冷段60、气液分离段40及多块冷却吸收段30设于上壳体1101内。下壳体 1102与内炉筒102下段间为下冷却水腔022;中间壳体1103与内炉筒102上段及换热块间为循环热水腔021 ;上壳体1101与水冷段60至吸收段30间为上冷却水腔023。下壳体1102下端设有下冷却水进口 e，下壳体1102上端设有下冷却水出口 f ;中间壳体1103下端设有循环热水进水口 C，中间壳体1103上端设有循环热水出水口d ;上壳体1101下端，于水冷段60设有上冷却水进口 j，上壳体1101上端，于冷却吸收段30设有上冷却水出口 k。
[0033]适用场合:
本发明此实施方式的副产蒸汽或热水的组合盐酸合成炉适于燃烧合成时，发热量大及燃气温度高的燃气，或要求副产蒸汽压力高的场合。
[0034]如图4和图5所示，本发明以上两种实施方式的副产蒸汽或热水的组合盐酸合成炉，石墨筒体外壁或内外壁上设置有石墨翅片1011，石墨翅片1011沿筒壁纵向、环向或螺旋形设置，且采用两种以上形式混合设置，在本发明的此实施方式中，筒体外壁采用纵向翅片111及环向翅片222两种形式混合设置，同时，筒体筒壁上可设有加强箍1012，因此，大大扩大了传热面积，提高了传热效率，提高了炉筒的强度。
[0035]本发明以上两种实施方式的副产蒸汽或热水的组合盐酸合成炉，换热块段20及冷却吸收段30处的循环液体腔0102内设有折流板1201。如图3所示，仅仅示出来了换热块段20处的折流板的结构示意图，折流板1201成圆弧形或直板形设于所述循环液体腔0102内。折流板1201包括刚性折流板0101及通过一夹板0112与刚性折流板0101夹装的柔性折流板Ol 11，柔性折流板0111夹设于刚性折流板0101及夹板0112之间。柔性折流板0111与外炉筒102内壁接触，随外炉筒102内表面形状变化。因此，柔性折流板0111填补了刚性折流板12011与外炉筒102间的间隙，防止因上述间隙产生泄漏，造成冷却或加热流体短路的现象，提闻了传热效率。
[0036]综上所述，本发明的副产蒸汽或热水的组合盐酸合成炉，有效提高传热效率，将燃烧热能得到了充分的能量转换，采用循环热水吸收合成气体的燃烧热，以提高其热焓，副产出热水或蒸 汽。
【权利要求】
1.副产蒸汽或热水的组合盐酸合成炉，其特征在于，由石墨材料制造的内部合成吸收部(I)及包覆于所述合成吸收部(I)外的钢制外炉筒(102)组成； 所述内部合成吸收部(I)自下至上依次包括:合成段(10)、多块换热块段(20)、过渡段(50),水冷段(60)、气液分离段(40)、多块冷却吸收段(30)及上封头(70); 所述内部合成吸收部与所述外炉筒(102)之间为循环液体腔(0102)； 所述合成段(10)为一石墨内炉筒(101);所述合成段(10)底部为燃烧部(11);所述燃烧部(11)设有原料气体进口(al，a2);所述上封头(70)设有吸收液入口(i)及尾气出口(h)，顶部设有石墨爆破盘(701);所述气液分离段(40)设有出酸口(g)； 所述换热块段(20)、水冷段(60)及所述冷却吸收段(30)均为设有通孔的石墨块，所述通孔包括若干水平通孔(22 )及若干竖直通孔(33 )，所述各水平通孔(22 )均与所述循环液体腔(0102 )连通，各块所述换热块段(20 )的竖直通孔(33 )及各块所述冷却吸收段(30 )的竖直通孔(33)上下连通； 所述气液分离段(40)分布有若干升气管(401)； 于最上一块所述冷却吸收 段(30)的每个竖直通孔(33)均设有溢流管(301)； 所述内炉筒(101)筒体外壁或内外壁上设置有石墨翅片(1011)，所述石墨翅片(1011)沿筒壁纵向、环向或螺旋形设置； 所述换热块段(20)及冷却吸收段(30)与外炉筒(102)间的循环液体腔(0102)内设有折流板(1201),所述折流板(1201)包括刚性折流板(0101)及与所述刚性折流板(0101)夹装的柔性折流板(0111)，所述柔性折流板(0111)与所述外炉筒(102)内壁接触，随外炉筒(102)内表面形状变化。
2.根据权利要求1所述的副产蒸汽或热水的组合盐酸合成炉，其特征在于，所述外炉筒(101)包括上、下互不相通的两段，分别为上壳体(1101)及下壳体(1102);所述合成段(10),多块换热块段(20)及过渡段(50)设于所述下壳体(1102)内，所述水冷段(60)、气液分离段(40)及多块冷却吸收段(30)设于所述上壳体(1101)内；所述下壳体(1102)与所述合成段(10)、多块换热块段(20)间为循环热水腔(021)，所述上壳体(1101)与所述水冷段(60)及多块冷却吸收段(30)间为上冷却水腔(023)。
3.根据权利要求2所述的副产蒸汽或热水的组合盐酸合成炉，其特征在于，所述下壳体(1102 )下端，于所述合成段(10 )设有循环热水进水口( c )，所述下壳体(1102 )上端，于所述换热块段(20)设有循环热水出水口(d);所述上壳体(1101)下端，于所述水冷段(60)设有上冷却水进口( j )，上壳体(1101)上端，于所述冷却吸收段(30)设有上冷却水出口(k)。
4.根据权利要求1所述的副产蒸汽或热水的组合盐酸合成炉，其特征在于，所述外炉筒(101)包括上、中、下互不相通的三段，自下至上依次为下壳体(1102)、中间壳体(1103)及上壳体(1101);所述合成段(10)的下部设于下壳体(1102)内，合成段(10)上部、多块换热块段(20)及过渡段(50)设于所述中间壳体(1103)内，所述水冷段(60)、气液分离段(40)及多块冷却吸收段(30)设于所述上壳体(1101)内；所述下壳体(1102)与所述合成段(10)的下部间为下冷却水腔(022);所述中间壳体(1103)与所述合成段(10)上部、多块换热块段(20)间为循环热水腔(021);所述上壳体(1101)与所述水冷段(60)及多块冷却吸收段(30)间为上冷却水腔(023)。
5.根据权利要求4所述的副产蒸汽或热水的组合盐酸合成炉，其特征在于，所述下壳体(1102)下端设有下冷却水进口( e)，上端设有下冷却水出口( f );所述中间壳体(1103)下端设有循环热水进水口(C)，上端设有循环热水出水口(d);所述上壳体(1101)下端，于所述水冷段(60)设有上冷却水进口(j)，上壳体(I 101)上端，于所述冷却吸收段(30)设有上冷却水出口(k)。
6.根据权利要求1至5中任一所述的副产蒸汽或热水的组合盐酸合成炉，其特征在于，所述石墨翅片(1011)沿筒壁采用纵向、环向或螺旋形中两种以上形式混合设置。
7.根据权利要求6所述的副产蒸汽或热水的组合盐酸合成炉，其特征在于，所述内炉筒(102)外设有加强箍(1012)。
8.根据权利要求1至5中任一 所述的副产蒸汽或热水的组合盐酸合成炉，其特征在于，所述折流板(1201)设于所述循环液体腔(0102)内。
9.根据权利要求8所述的副产蒸汽或热水的组合盐酸合成炉，其特征在于，设有夹板(0112)，所述柔性折流板(0111)夹设于所述刚性折流板(0101)及所述夹板(0112)之间，并通过螺栓(0113)固定。
【文档编号】C01B7/01GK103449369SQ201310354916
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年8月15日 优先权日:2013年8月15日
【发明者】姚松年, 姚建 申请人:南通山剑石墨设备有限公司