一种高纯硫酸余热回收利用装置及其高纯硫酸生产系统的制作方法

本实用新型涉及高纯硫酸生产领域，尤其涉及一种高纯硫酸余热回收利用装置及其高纯硫酸生产系统。

背景技术：

高纯硫酸作为化学工业的基本原料之一，广泛用于制造无机化学肥料、有色金属的冶炼、钢铁酸洗、石油精炼以及石油化工等工业领域。

现有的高纯硫酸生产系统包括蒸馏罐、设置在蒸馏罐内的加热装置和与蒸馏罐相通的蒸汽冷凝管。原料硫酸以环境温度进入蒸馏罐中，并经加热装置加热至沸腾后形成硫酸蒸汽后进入蒸汽冷凝管，硫酸蒸汽在蒸汽冷凝管内慢慢冷却，从而得到高纯硫酸成品。

由于生成的硫酸蒸汽温度高达338℃以上，需要较高的生产能耗，而采用慢慢冷却蒸馏蒸汽的方法不仅浪费了硫酸蒸汽所携带的大量热能，而且高温的蒸馏蒸汽产生大量的热辐射，导致生产车间高温环境，不利于生产工人的身心健康，也不利于工业化大规模生产。

技术实现要素：

本实用新型在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种高纯硫酸余热回收利用装置，其可降低硫酸蒸汽的温度，同时又可充分利用硫酸蒸汽的余热，降低生产能耗，降低生产车间的温度，减小热辐射，改善车间工作环境。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：一种高纯硫酸余热回收利用装置，包括蒸馏罐、与蒸馏罐分别相通的进料管和蒸汽排出管；所述进料管包括热交换管和输入管；所述热交换管套设在所述蒸汽排出管的外围，以将热交换管内的原料硫酸与蒸汽排出管内的蒸汽硫酸进行热交换；所述输入管一端与所述热交换管相接，另一端与所述蒸馏罐相接。

相比于现有技术，本实用新型将热交换管套设在蒸汽排出管的外围，使得硫酸蒸汽与原料硫酸以“冷包热”的形式交换热量，降低硫酸蒸汽的温度，同时又充分利用硫酸蒸汽的余热，以加热原料硫酸，降低了生产能耗，获得了更快的冷凝速度和更高的蒸馏效率，同时也大幅度降低了生产车间的温度，减小了热辐射。

进一步地，所述热交换管的管径大于所述输入管的管径，以控制原料硫酸进入蒸馏罐内的流量，进而使得原料硫酸得以与蒸汽硫酸进行充分的热量交换。

进一步地，所述蒸汽排出管的管径大于所述输入管的管径，以确保有足够多的蒸汽硫酸与原料硫酸进行热量交换。

进一步地，所述蒸汽排出管设置在所述蒸馏罐顶端的中部。

进一步地，所述蒸汽排出管的直径为7cm；所述热交换管的直径为10cm。

进一步地，所述热交换管管状为球形或圆柱形。

进一步地，所述进料管和蒸汽排出管均为石英质绝缘管。

本实用新型同时还提供一种高纯硫酸生产系统，包括加热装置和高纯硫酸余热回收利用装置；所述高纯硫酸余热回收利用装置包括蒸馏罐、进料管和蒸汽排出管；所述加热装置设置在所述蒸馏罐内，所述进料管和蒸汽排出管分别与所述蒸馏罐相通；所述进料管包括热交换管和输入管；所述热交换管套设在所述蒸汽排出管的外围，以将热交换管内的原料硫酸与蒸汽排出管内的蒸汽硫酸进行热交换；所述输入管一端与所述热交换管相接，另一端与所述蒸馏罐相接。

相比于现有技术，本实用新型将热交换管套设在蒸汽排出管的外围，使得硫酸蒸汽与原料硫酸以“冷包热”的形式交换热量，降低硫酸蒸汽的温度，同时又充分利用硫酸蒸汽的余热，以加热原料硫酸，降低了生产能耗，获得了更快的冷凝速度和更高的蒸馏效率，同时也大幅度降低了生产车间的温度，减小了热辐射。利用本实用新型的余热回收利用装置，降低能耗约25％，提高产能约20％。生产车间温度由原来的约41℃，降低到约33℃，降低约8°从而显著改善了车间工作环境，大大提高了工人的工作舒适感。

为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本实用新型。

附图说明

图1是本实用新型实施例1中高纯硫酸余热回收利用装置的结构示意图；

图2是本实用新型实施例2中高纯硫酸余热回收利用装置的结构示意图；

图3是本实用新型实施例2中的原理框图。

具体实施方式

实施例1

为了避免更浪费高纯硫酸余热和防止高温辐射，本实用新型在原高纯硫酸生产系统上增加了高纯硫酸余热回收利用装置。具体的，该高纯硫酸生产系统包括高纯硫酸余热回收利用装置和设置在高纯硫酸余热回收利用装置内的加热装置。

请参阅图1，其是本实用新型实施例1中高纯硫酸余热回收利用装置的结构示意图。所述高纯硫酸余热回收利用装置包括蒸馏罐1、与蒸馏罐分别相通的进料管2和蒸汽排出管3。所述加热装置设置在所述蒸馏罐1内。所述进料管2包括热交换管21和输入管22。所述热交换管21套设在所述蒸汽排出管3的外围，以将热交换管21内的原料硫酸与蒸汽排出管3内的蒸汽硫酸进行热交换。所述输入管22一端与所述热交换管21相接，另一端与所述蒸馏罐1相接。

本实施例中，所述蒸汽排出管3设置在所述蒸馏罐1顶端的中部。

所述热交换管21的管径大于所述输入管22的管径，以控制原料硫酸进入蒸馏罐1内的流量，进而使得原料硫酸得以与蒸汽硫酸进行充分的热量交换。所述蒸汽排出管3的管径大于所述输入管22的管径，以确保有足够多的蒸汽硫酸与原料硫酸进行热量交换。本实施例中，所述蒸汽排出管3的直径为7cm；所述热交换管21的直径为10cm。

本实施例中，所述热交换管21管状为球形或圆柱形。

使用时，将原料硫酸沿所述热交换管21、输入管22通入所述蒸馏罐1内，在加热装置的作用下，原料硫酸受热沸腾形成硫酸蒸汽后通入所述蒸汽排出管3，使蒸汽排出管3内的蒸汽硫酸与热交换管21内的原料硫酸互相交换热量，以降低蒸汽硫酸的温度，增加原料硫酸的温度。

相比于现有技术，本实用新型将热交换管套设在蒸汽排出管的外围，使得硫酸蒸汽与原料硫酸以“冷包热”的形式交换热量，降低硫酸蒸汽的温度，同时又充分利用硫酸蒸汽的余热，以加热原料硫酸，降低了生产能耗，获得了更快的冷凝速度和更高的蒸馏效率，同时也大幅度降低了生产车间的温度，减小了热辐射。利用本实用新型的余热回收利用装置，降低能耗约25％，提高产能约20％。生产车间温度由原来的约41℃，降低到约33℃，降低约8°从而显著改善了车间工作环境，大大提高了工人的工作舒适感。

实施例2

请同时参阅图2和图3，图2是本实用新型实施例2中高纯硫酸余热回收利用装置的结构示意图；图3是本实用新型实施例2中的原理框图。

本实施例的高纯硫酸生产系统与实施例1的结构基本相同，其区别仅在于，还包括进料阀4’、温度检测器5’、液位高度检测装置6’和控制器7’。

所述进料阀4’设置在所述输入管内，并位于所述输入管与所述热交换管的连接处，通过开启或关闭该进料阀4’来控制是否向蒸馏罐内通入原料硫酸。所述温度检测器5’设置在所述热交换管内，并检测所述热交换管内原料硫酸的温度，且将检测的温度信号传送到所述控制器7’。所述液位高度检测装置6’设置在所述蒸馏罐外侧，并检测所述蒸馏罐内的液位高度，且将检测的液位高度信号传送到所述控制器7’。所述控制器7’接收所述温度检测器5’和液位高度检测传送的液位高度信号，并在热交换管内原料硫酸的温度达到设定温度且蒸馏罐内的液位高度低于设定高度时，发送信号到所述进料阀4’，控制所述进料阀4’开启，以将原料硫酸通入蒸馏罐内。

所述液位高度检测装置6’包括超声波发射器61’和超声波接收器62’，所述超声波发射器61’和超声波接收器62’相对设置，并分别位于所述蒸馏罐两外侧。所述超声波接收器62’通过接收所述超声波发射器61’发射的超声波信号来测量蒸馏罐内的液位高度，以避免液位高度检测装置6’与硫酸接触而受到腐蚀。

所述进料阀4’的阀门由高硅铸铁或高合金不锈钢制造而成，或者所述进料阀4’的阀门为由氟塑料制成的衬氟阀门。

相比于现有技术，本实用新型在输入管内设置进料阀，通过检测原料硫酸的温度是否达到温度且蒸馏罐内的液位高度是否低于设定温度，来控制是否向蒸馏罐内通入原料硫酸，一方面可确保热交换管内的原料硫酸得以充分获得蒸汽硫酸的余热，降低后续的蒸馏能耗；另一方面可确保蒸馏罐内持续有蒸汽硫酸的产生，确保蒸汽产生效率。

本实用新型并不局限于上述实施方式，如果对本实用新型的各种改动或变形不脱离本实用新型的精神和范围，倘若这些改动和变形属于本实用新型的权利要求和等同技术范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变形。