专利名称：硫酸铝蒸发器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种硫酸铝蒸发器，主要是对蒸发器设置了对加热管有防护的结构。
硫酸铝蒸发器主要由加热管和蒸发锅组成。加热管内通以蒸汽加热蒸发锅内的硫酸铝溶液，使硫酸铝溶液蒸发浓缩，再到下一工序结晶。一般蒸发锅采用碳钢搪铅、碳钢衬瓷砖或碳钢衬石墨的材质，加热管采用碳钢搪铅、铅、钛或不锈钢材质。由于硫酸铝溶液处于沸腾状态下蒸发浓缩，对加热管的腐蚀严重，钛管和不锈钢管虽然比钢制搪铅管或铅管的传热性能好、强度高、无毒性，但仍然存在严重的腐蚀问题，管外壁结垢严重，导致频繁停车检修，使用数月就产生泄漏。蒸发器加热管的腐蚀问题是我国硫酸铝行业生产中长期存在的严重问题，也未曾见到国外解决高温硫酸铝对设备腐蚀的报导。
本实用新型的目的是提供一种耐硫酸铝高温腐蚀性较好的蒸发器。本实用新型蒸发器是在钛管或不锈钢管加热管的硫酸铝蒸发器上装有阳极保护装置和防护包覆层。加热管为阳极与加装的恒电位仪、辅助阴极、控制参比电极和监测参比电极构成阳极保护装置。加热管与辅助阴极、蒸发锅内硫酸铝溶液构成电流回路。当通以电流时，阳极保护装置能使浸在硫酸铝溶液的加热管表面形成钝化膜，降低了腐蚀速度，从而得到保护，并且也减轻了管外的结垢。对于处于硫酸铝溶液之上气相中的加热管管段外有耐腐蚀性能好的浸渍水玻璃玻璃布和浸渍酚醛树脂玻璃布或浸渍环氧有机硅树脂玻璃布包覆层，使处于硫酸铝溶液之上的加热管管段得到保护。阳极保护装置的恒电位仪的正极、负极、控参、监参接线柱分别与加热管、辅助阴极、控制参比电极和监测参比电极相接。恒电位仪供给加热管所需的致纯和维钝电流。恒位仪输出电压大小取决于电缆、加热管，硫酸铝溶液和辅助阴极组成的电路的总电阻，一般小于20伏。辅助阴极应满足在高电流密度和低电流密度下耐腐蚀性均好并能耐氢脆和碱腐蚀的材料。本实用新型蒸发器阳极保护装置的辅助阴极为一个或多个石墨、银、铅或搪铅的板或管，它与加热管的面积比小于1／5。控制参比电极和监测参比电极用于控制和监测在不同部位加热管的电位。控制参比电极为1支电极，监测参比电极为1支或数支电极组成。控制参比电极和监测参比电极可用铂、银、金、铑、铱、钛钯合金、铂－氧化铂等材料的棒材。本实用新型蒸发器的阳极保护装置的恒电位仪输出电压小于20伏，阳极保护的控制电位范围为200－2000毫伏(相对于饱和甘汞电极)；辅助阴极与加热管和蒸发锅绝缘固定在蒸发锅内硫酸铝溶液中，辅助阴极的外缘与加热管在硫酸铝溶液中的管段最大距离小于500毫米。控制参比电极绝缘安装在蒸发锅内壁略高于加热管最低位高度，控制参比电极的顶端靠近而不接触到加热管的位置。监测参比电极绝缘安装在蒸发锅内壁低于硫酸铝溶液液面之下，监测参比电极的顶端靠近而不接触加热管的位置，用多支监测参比电极时，应分散分布在蒸发锅内壁上。
图1为本实用新型在排管式加热管硫酸铝蒸发器上应用的示意图。
图2为
图1中A－A视图的示意图。
图3为本实用新型在盘管式加热管硫酸铝蒸发器上应用的示意图。
图4为图3中B－B视图的示意图。
图5为辅助阴极与盘管式加热管的绝缘固定，支承架与加热管焊接的位置示意图。
图6为辅助阴极与盘管式加热管的绝缘固定，支承架与辅助阴极焊接的位置示意图。
实施例1原排管式加热管的硫酸铝蒸发器，只有如
图1中的加热管1和蒸发锅2以及进料管10和排料管11。加热管1内通0.3－0.5MPa饱和蒸汽，硫酸铝溶液从蒸发锅上部进料管10加入，由蒸发锅底部的排料管11排出，硫酸铝溶液从60℃加热到120℃左右，浓度从含7－8％Al2O3浓缩到15－16％Al2O3。加热管1由数排平行的直径为50毫米的钛管或不锈钢管组成，排管垂直插入在蒸发锅2内。蒸发锅2为直径2.6米，高3.8米的碳钢衬铅敞口罐。本实用新型蒸发器如
图1和图2所示那样，在原蒸发器上加了恒电位仪3、辅助阴极4、控制参比电极5和监测参比电极6与加热管1构成阳极保护装置。恒电位仪3的型号为ZZ－2型，输出最大电流150安培，最大电压16伏。辅助阴极4用φ63毫米钢管外搪10毫米厚的铅(也可用石墨或铜镀银的板或管)构成与加热管相似的排管，平行于加热管排管均匀布置，它与加热管1面积比为1／6，绝缘固定在蒸发锅2上，其外缘与加热管1在硫酸铝溶液中的管段最大距离为400毫米。控制参比电极5和监测参比电极6采用铂、铂－氧化铂、银、金、铑、铱、钯或钛钯合金的棒材各1支，绝缘固定安装在蒸发锅2的内壁。控制参比电极5装在蒸发锅2的下部，略高于加热管1最低位高度。监测参比电极6装在蒸发锅2的上部低于硫酸铝溶液液面7的位置。加热管1、辅助阴极4、控制参比电极5和监测参比电极6用导线9引出与恒电位仪3相应接线柱连接。对处于硫酸铝溶液面7之上的加热管管段1B缠绕2层浸渍水玻璃玻璃布后再缠绕2层浸渍酚醛树脂玻璃布或缠绕3层浸渍环氧有机硅树脂玻璃布，使管段1B得到保护。经测试钛制加热管的腐蚀速度＜0.05mm／a，使用了二十多个月未发生腐蚀泄漏及氢脆，加热管的寿命由3年延长至15年。加热管外表结垢明显减少、传热效果提高，平均每吨硫酸铝消耗蒸汽降低0.153吨。
实施例2原盘管式加热管硫酸铝蒸发器只有图3中所示的加热管1、蒸发锅2、硫酸铝溶液进料管10、硫酸铝排料管11。加热管1为一组或多组同心的盘管构成。图3、图4和图5所示为2组同心盘管，外盘管为1C，内盘管为1D。本实施例是在原蒸发器的基础上，增加恒电位仪3、控制参比电极5和监测参比电极6，型号、材料与实施例1相同，辅助阴极4如图4所示那样，采用8块均布在盘管的圆周上，用导线9连接起来，相邻两块辅助阴极4的间距小于800毫米，辅助阴极4为金属搪铅管，如图5所示，垂直装在两同心盘管1C和1D之间，辅助阴极4支撑在支承架12上，与支承架12之间有绝缘垫8，支承架12与加热管焊接，材料相同为钛材或不锈钢材。辅助阴极4与盘管之间的绝缘固定也可以采用如图6的支撑结构，辅助阴极4和支承架12焊为一体均为金属搪铅材料，支承架12与加热管1C和1D之间用绝缘垫8绝缘。辅助阴极4靠支承架12固定在加热管1之上。
权利要求1.一种硫酸铝蒸发器，由钛或不锈钢的蒸汽加热管和蒸发锅构成，其特征在于(1)蒸发器带有阳极保护装置，加热管为阳极，与恒电位仪、辅助阴极、控制参比电极和监测参比电极构成阳极保护装置，加热管与辅助阴极、蒸发锅内的硫酸铝溶液构成电流回路；(2)加热管在硫酸铝溶液之上的管段外有浸渍水玻璃玻璃布和浸渍酚醛树脂玻璃布或浸渍环氧有机硅树脂玻璃布的包覆层。
2.如权利要求1所述的蒸发器，其特征在于阳极保护装置的恒电位仪输出电压小于20伏；阳极保护的控制电位范围200－2000毫伏(相对于饱和甘汞电极)。
3.如权利要求1所述的蒸发器，其特征在于阳极保护装置的辅助阴极为一个或多个石墨、银或铅的板或管，它与加热管的面积比为小于1／5，与加热管和蒸发锅绝缘固定在蒸发锅内硫酸铝溶液中，辅助阴极的外缘与加热管在硫酸铝溶液中的管段最大距离小于500毫米。
4.如权利要求1所述的蒸发器，其特征在于阳极保护装置的控制参比电极为1支铂、铂－氧化铂、银、金、铑、铱、钯或钛钯合金的棒材，绝缘安装在蒸发锅内壁高于加热管最低位高度，控制参比电极的顶端靠近而不接触加热管的位置。
5.如权利要求1所述的蒸发器，其特征在于阳极保护装置的监测参比电极为1支或数支铂、铂－氧化铂、银、金、铑、铱、钯或钛钯合金的棒材，绝缘安装在蒸发锅内壁低于硫酸铝溶液液面之下，监测参比电极的顶端靠近而不接触加热管的位置。
专利摘要本实用新型硫酸铝蒸发器是以钛管或不锈钢管的加热管为阳极与恒电位仪、辅助阴极、控制参比电极和监测参比电极构成阳极保护装置，并且在硫酸铝溶液之上的加热管外有浸渍防腐涂料的玻璃布包覆层，使加热管得到防腐保护。能使浸在高温硫酸铝溶液的加热管表面形成钝化膜、降低腐蚀速度，减轻加热管外的结垢，提高传热效果。加热管的使用寿命从3年提高到15年。
文档编号B01D1/30GK2142116SQ92244420
公开日1993年9月15日 申请日期1992年12月23日 优先权日1992年12月23日
发明者刘小光, 张树霞, 宋汝启, 邵景华, 曲国强, 万平玉, 王继长 申请人:北京化工学院, 山东淄博制酸厂