一种组合式石墨浓酸稀释冷却器的制作方法

本发明具体涉及一种组合式石墨浓酸稀释冷却器。

背景技术：

当某些液体物料(例如98％硫酸)与稀释剂(例如水)混合时会释放出大量反应热(或稀释热)，使稀释液升温，甚至沸腾。例如温度为30℃左右的98％硫酸加水稀释到40～65％时，稀释热会使混酸沸腾，从而产生酸雾。此时通常的应急措施是将此酸雾输出稀释冷却器后，或直接用管道送入大气，或输入下一台设备用水吸收或冷凝成稀酸再处理，从而造成大气污染、物料、能源的浪费。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提出了一种组合式石墨浓酸稀释冷却器，可以将浓酸在稀释时所产生的酸雾在同一设备内进行回收，减少浪费，具体的技术方案如下：

一种组合式石墨浓酸稀释冷却器，包括外壳、设置在外壳内的石墨冷却块、安装在石墨冷却块上的石墨混酸筒，外壳与石墨冷却块之间具有供冷媒流通的空腔，石墨混酸筒设置有混合室，石墨冷却块设置有若干物料冷却孔和第一冷媒孔，物料冷却孔与第一冷媒孔相互垂直且互不相通，物料冷却孔连通混合室，第一冷媒孔连通上述空腔，在外壳上设置有冷媒进口和冷媒出口，在石墨混酸筒上设置有石墨冷凝块，在石墨冷凝块上开设有若干物料冷凝孔和若干第二冷媒孔，物料冷凝孔和第二冷媒孔互相垂直且互不相通，所述第二冷媒孔连通上述空腔；

所述物料冷凝孔沿石墨浓酸稀释冷却器的轴向平行排列并贯穿石墨冷凝块的上表面和下表面；

所述第一冷媒孔和第二冷凝孔均水平设置；

所述石墨混酸筒设置有连通混合室的浓酸进口管和进水管。

本申请中，在石墨混酸筒上设置了石墨冷凝块，石墨冷凝块上的物料冷凝孔用于冷凝进入其中的酸雾，与其垂直设置的第二冷媒孔作为冷却水等冷却介质的通道，二通道互不相通，当本发明在工作时，首先将冷却介质通入第一冷媒孔和第二冷媒孔中，才将浓硫酸等浓酸和稀释用水分别经浓酸进口管和进水管送入石墨混酸筒的混合室内，在混合过程中所生产的酸雾向上进入到石墨冷凝块的冷凝孔中，由于石墨冷凝块已处于低温状态，酸雾被冷凝成液体，返回到混合室内，酸雾在冷凝过程中所释放出的热能被冷却介质吸收带走，由于酸雾大部分甚至全部被冷凝回收，从上封头的放空口排出的气体大部分是随浓硫酸和水进入到混合室内的不凝性气体，不含或仅含有少量的硫酸，从放空口排出的气体进入到废气处理系统。

由于石墨冷凝块的设置，使得至少大部分的酸雾得到回收，减少了物料的浪费，不但降低了对环境的污染，还降低了污水处理的费用。

进一步，所述石墨混酸筒包括筒状的筒体，筒体的下部开设有环形槽，环形槽将筒体的下部形成为外筒和位于外筒内部的内筒，内筒的下端面上设置有底板，底板与石墨冷却块之间设置有布液腔，在底板上开设有若干布液孔，石墨混酸筒的混合室经布液孔连通布液腔；在内筒上开设有溢流孔，溢流孔连通环形槽和混合室，环形槽连通布液腔。

设置环形槽并在环形槽的内筒上开设溢流孔后，可使混合室内存留一定高度的混合液以有利于混合均匀，并可有效地防止混合室内酸液超过设定的高度，当混合室内的酸液达到或超过溢流孔的高度后，酸液会从溢流孔流入到环形槽内，并流到布液腔内。设置底板并在底板上设置布液孔后，可避免酸液直接进入到石墨冷却块的冷却孔内，由于布液孔的设置，使得进入到布液腔内的酸液得到控制，从而控制进入到冷却孔内的酸液；在本发明正常运行过程中，布液腔内不存留酸液，从酸液中释放出的不凝性气体能够进入到布液腔，然后从环形槽上的溢流孔进入到混合室内，最后经上封头上的放空口排出。

进一步，所述外筒的下端面低于内筒的下端面且低于底板的下表面。外筒、底板与石墨冷却块之间的空间形成布液腔。

或者布液腔的形成采用如下方式：沿石墨冷却块上端面的外缘向上延伸形成环状凸起，石墨混酸筒支撑在该环状凸起上。利用石墨冷却块上所形成的环状凸起也可形成布液腔。

或者布液腔的形成采用如下方式：在石墨外筒与石墨冷却块之间设置有环形的石墨布液筒。

进一步，在石墨混酸筒上设置有第一安装孔和第二安装孔，所述第一安装孔和第二安装孔均为台阶孔，且台阶孔大端朝外，小端朝内；浓酸进口管安装在第一安装孔上，在浓酸进口管的外壁设置为与第一安装孔相适应的台阶状，且浓酸进口管的外壁上的台阶面与第一安装孔的台阶面密封接触；进水管安装在第二安装孔上，在进水管的外壁设置为与第二安装孔相适应的台阶状，且进水管的外壁上的台阶面与第二安装孔的台阶面密封接触。利用台阶面的相互抵靠，可提高两个安装的密封性。

进一步，浓酸进口管的出口端的端面朝向斜上方，进水管的出口端的端面朝向斜上方。

浓酸进口管和进水管可以水平安装，且浓酸进口管和进水管的中心轴线的高度相同，浓酸进口管的出口端的端面朝向斜上方，进水管的出口端的端面朝向斜上方。经浓酸进口管和进水管进入的浓酸和水可直接接触，所产生的酸雾直接向上进入到石墨冷凝块中的冷凝孔中。

或者，浓酸进口管和进水管的端部封闭，在浓酸进口管的侧壁上开设有浓酸出口，在进水管的侧壁上开设有出水口，浓酸出口与出水口均朝向斜下方，且朝向同一方向。

两进液管的端部封闭，而将液体出口开在侧面，水平安装时可使稀释液在混合室内旋转流动，以利混合均匀。

附图说明

图1是本发明的一种实施例的结构示意图。

图2是图1中A部分的局部放大图，该图中，将浓酸进口管和进水管单独设置，以清楚显示。

图3是本发明中形成布液腔的第二种方式。

图4是本发明中形成布液腔的第三种方式。

具体实施方式

实施例1：

参阅图1和图2，一种组合式石墨浓酸稀释冷却器，包括外壳35、设置在外壳内的石墨冷却块50、安装在石墨冷却块50上的石墨混酸筒30，外壳与石墨冷却块之间具有供冷媒流通的空腔，石墨混酸筒30设置有混合室39，石墨冷却块50设置有若干物料冷却孔51和第一冷媒孔53，物料冷却孔51与第一冷媒孔53相互垂直且互不相通，物料冷却孔51连通混合室39，第一冷媒孔连通上述空腔，在外壳上设置有冷媒进口11和冷媒出口12。

在石墨混酸筒30上设置有石墨冷凝块60，在石墨冷凝块60上开设有若干物料冷凝孔61和若干第二冷媒孔62，物料冷凝孔61和第二冷媒孔62互不相通，所述第二冷媒孔连通上述空腔。

物料冷凝孔61沿石墨浓酸稀释冷却器的轴向平行排列并贯穿石墨冷凝块60的上表面和下表面。

在石墨冷凝块60的上端设置有上封头17，上封头17设置有冷凝腔19和连通冷凝腔的放空口13，上述石墨冷凝块60的物料冷凝孔61连通所述冷凝腔19。放空口13设置在上封头17的中心部；冷凝腔19呈上小下大的锥形。根据不同形式的上封头，冷凝腔可以为圆锥形、方锥形、三角锥形，当然也可以为其它样式的锥形。本实施例中冷凝腔19采用圆锥形。

在石墨混酸筒30上设置有连通混合室的浓酸进口管21和进水管22。

在本实施例中，石墨混酸筒30包括筒状的简体36，筒体36的下部开设有环形槽41，环形槽41将筒体36的下部形成为外筒38和位于外筒38内部的内筒37，内筒37的下端面371上设置有底板43，底板43与石墨冷却块50之间设置有布液腔72，在底板43上开设有若干布液孔44，石墨混酸筒30的混合室39经布液孔44连通布液腔72。在内筒37上开设有溢流孔42，溢流孔42连通环形槽41和混合室39，环形槽39连通布液腔72。石墨混酸筒30的筒体36的内周面的上部形成为倾斜面71，外筒38、底板43与石墨冷却块50之间的空间形成布液腔72。

外筒38的下端面381低于内筒37的下端面371且低于底板43的下表面，在本实施例中，内筒37的下端面371与底板43的下表面等高。外筒38、底板43与石墨冷却块50之间的空间形成布液腔72。

在外壳上设置有浓酸固定管31和进水固定管32。其中浓酸固定管31包括固定在外壳35上的第一钢管311及固定在第一钢管311上的第一法兰312，进水固定管32包括固定在外壳35上的第二钢管321及固定在第二钢管321上的第二法兰322。

在石墨混酸筒上对应于浓酸固定管31处开设有第一安装孔33，在对应于进水固定管32处开设有第二安装孔34，第一安装孔33和第二安装孔34均为具有一个台阶的台阶孔，且台阶孔的大端朝外，小端朝内，即台阶孔的大端朝向混合室39的中心，小端朝向远离混合室39的中心的方向。

浓酸进口管21的外壁设置为与第一安装孔相适应的台阶状，并在浓酸进口管21上安装有第三法兰212，浓酸进口管21的一端依次穿过第一钢管311和第一安装孔33后进入到混合室39内，第三法兰212和第一法兰312用螺栓固定在一起，使浓酸进口管21的外壁上的台阶面213与第一安装孔33的台阶面331密封接触。

进水管22的外壁设置为与第二安装孔相适应的台阶状，并在进水管22上安装有第四法兰222，进水管22的一端依次穿过第二钢管321和第二安装孔34后进入到混合室39内，第四法兰222和第二法兰322用螺栓固定在一起，使进水管22的外壁上的台阶面223与第二安装孔34的台阶面341密封接触。

浓酸进口管21和进水管22均水平安装，且浓酸进口管和进水管的中心轴线的高度相同。

浓酸进口管21的出口端的端面214朝向斜上方，进水管22的出口端的端面224朝向斜上方。具体到本实施例中，浓酸进口管21的出口端的端面214与竖直面100之间的夹角α为30°，进水管22的出口端的端面224与竖直面100之间的夹角β为30°。

可以理解上述夹角α与夹角β可以不同，当然根据具体的要求也可以设置为20°、25°、35°或40°等其它角度。

在本实施例中，石墨冷凝块的高度为400mm，根据稀释酸量及原材料尺寸的不同，石墨冷凝块的高度以300-800mm为宜。

石墨浓酸稀释器的下端设置有下封头18，在下封头18上设置有连通石墨冷却块50的物料冷却孔51的稀酸出口16。下封头18的上端面抵靠在石墨冷却块50的下端面上。

在石墨浓酸稀释器的顶端设置有顶部压板24，顶部压板24通过第一紧固装置25与连接在外壳35上的第一连接件26上。在石墨浓酸稀释器的下端设置有底部压板27，底部压板27通过第二紧固装置29与连接在外壳35上的第二连接件28上。在顶部压板24和底部压板27的压力作用下，从下到上依次叠加的下封头18、石墨冷却块50、石墨混酸筒30、石墨冷凝块60和上封头17相互抵靠，形成一个整体。外壳35上的冷媒进口11和冷媒出口12通过石墨冷却块50上的第一冷媒孔53以及石墨冷凝块60上的第二冷媒孔62相通。

在外壳35的底部还设置了排污口15，在外壳35的顶部还设置了排空口14。

在本实施例中，布液腔72由石墨混酸筒30下部的外筒38、底板43与石墨冷却块50之间的空间形成。根据不同的需要及加工方式的不同，布液腔还可以采用如下方式构成。

请参阅图3，沿石墨冷却块94上端面的外缘向上延伸形成环状凸起92，石墨混酸筒支撑在该环状凸起92上，且石墨混酸筒下部的外筒91的下端面至少不低于底板93的下端面，凸起92、石墨冷却块94的上端面以及底板93之间的空间形成布液腔95。

当然，外筒91的下端面也可以低于底板93的下端面，此时，外筒、凸起、石墨冷却块的上端面以及底板之间的空间形成布液腔。

或者，请参阅图4，在外筒81的下端面与石墨冷却块84的上端面之间设置环形的布液筒82，此时，布液筒82、底板83以及石墨冷却块84之间的空间形成布液腔85。

根据具体的需要，浓酸进口管和进水管的端部封闭，在浓酸进口管的侧壁上开设有浓酸出口，在进水管的侧壁上开设有出水口，浓酸出口与出水口均朝向斜下方，且朝向同一方向。