专利名称：硫酸低温热能回收装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及硫酸低温热能回收装置，特别是用于浓硫酸吸收三氧化硫过程中低温热回收的装置，适用于硫磺制酸和冶金尾气制酸过程的低温热能回收。
背景技术：
硫酸是重要的基础化工原料，我国2011年硫酸产量达到7000万吨。硫酸生产过程中，浓硫酸吸收三氧化硫是重要的工段。三氧化硫吸收式放热反应，且热效应很大，每吨硫酸在吸收过程中的放热达到KCAL319/T，7000万吨硫酸生产过程中的热量达到2236410KCAL，如果能回收其中一半的热量，就达到1118205KCAL，折成标准煤223万吨/年。硫酸生产过程中通常采用浓度为98%以上的浓硫酸吸收三氧化硫，由于浓度98%以上的硫酸在温度高于90°C有很强的腐蚀性，材料的耐腐蚀性难以解决，多数厂家采用低 温吸收工艺。低温吸收工艺的吸收温度一般在80°C左右，吸收过程中的热量用循环水冷却的方法将热量移走，由于吸收温度较低，大量的吸收热被低热能品位的冷却水带走，造成巨大的浪费。无论是冶金尾气制酸还是硫磺制酸，由于工艺波动或者开停车的原因，吸收过程硫酸浓度也会产生一些波动，如当烟气脱水达不到要求时，硫酸浓度会发生些微的变化，这种浓度方面的些微变化，在低温吸收温度条件下对材料腐蚀性的影响不大，但是当吸收温度较高时，浓硫酸对材料腐蚀性明显增强，因此在设备材料的选择和设备结构选择上需要提出要求，以便硫酸浓度的变化对材料腐蚀性增强时，也能保证生产的进行。矿石冶炼、硫磺焚烧和二氧化硫变换过程中反应温度通常在800°C以上，而硫酸吸收过程中由于工艺的限制吸收温度在300°C以下，我们通常将硫酸吸收过程中的热量回收称为低温热回收，这是相对于冶炼、硫磺焚烧和二氧化硫变换过程中产生的热量而言的。为了能够回收硫酸吸收过程中的能量，根据整体工艺平衡的要求，通常将三氧化硫吸收温度提高到220°C。在220°C条件下，再将浓硫酸冷却到150°C左右，进入后续工段。在这个条件下，将循环水冷却移走热量改为副产蒸汽的方法移走吸收热，从而实现硫酸吸收低温热能回收的目的。欲实现硫酸吸收热的热能回收，就需要换热器。这里换热器的形式主要采用列管式，另外物料在管壳层的选择，对设备造价有很大影响，合理的结构选择便于设备加工，便于在加工过程提高设备的耐腐蚀性能。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种硫酸低温热能回收装置，用于浓硫酸吸收三氧化硫过程中低温热回收，该装置具有设备制造成本低、安全性高的特点，解决硫酸浓度变化产生的腐蚀性变化问题，实现稳定的低温热能回收。本实用新型的技术解决方案是该回收装置由卧式U形管换热器和汽包组成，由换热器筒体和壳体封头构成换热器主体，U形管束通过管板固定在换热器筒体上，由汽包封头和汽包筒体构成汽包主体；换热管通过内侧管板固定在换热器筒体上，内侧管板与换热器筒体通过法兰、螺栓连接，内侧管板与换热管通过强度胀接连接、密封，换热管与外侧管板在管程一侧采用焊接连接、密封，在管程封头与外侧管板之间设有管程筒体，在管程筒体上设有硫酸进口和硫酸出口，换热器筒体与汽包筒体之间设有蒸汽上升管和饱和水下降管，在汽包筒体上部设有蒸汽出口，在汽包筒体顶部蒸汽出口的接管处位于汽包筒体内侧设有除沫器，在汽包封头上设有检查孔。其中，换热器筒体采用普通碳钢材料制造。其中，管程封头和管程筒体采用全特种耐腐蚀合金钢或普通碳钢衬特种耐腐蚀合金钢制造。其中，换热管采用特种耐腐蚀合金钢制造。其中，内侧管板采用普通碳钢材料制造。其中，外侧管板采用全特种耐腐蚀合金钢或普通碳钢衬特种耐腐蚀合金钢制造。其中，当外侧管板采用普通碳钢衬特种耐腐蚀合金钢制造时，在管程一侧衬特种耐腐蚀合金钢。其中，换热器的管板采用双管板结构。其中，内侧管板与换热管采用胀接形式固定。其中，外侧管板在管程一侧与换热管采用焊接形式固定。其中，换热器筒体与汽包筒体之间由蒸汽上升管和饱和水下降管连接。其中，在汽包筒体由普通碳钢材料制造。 其中，在壳体封头上设有给水进口。低温热能回收装置是这样工作的硫酸在换热管内冷却，水在换热器壳程内汽化为蒸汽，蒸汽通过上升管夹带部分饱和水到汽包，蒸汽和水在汽包内分离，蒸汽通过除沫器除沫后由蒸汽出口去后续装置，汽包内的饱和水通过下降管回到换热器壳程。本实用新型具有以下优点1、采用双管板结构，当管程管板与列管焊缝发生泄露，或壳程管板与换热管胀接处发生泄漏时，浓硫酸不会与壳程的水接触，给检修留下了时间，大大提高了设备的运行安全性；2、低温热能回收装置制造成本低，设备运行安全，尤其适用于硫酸浓度不恒定、吸收温度不恒定的工艺条件。
图I为本实用新型的硫酸低温热能回收装置的示意图。图2为适用于小型硫酸生产的硫酸低温热能回收装置的示意图。图中1换热器筒体，2给水进口，3壳程封头，4换热管，5内侧管板，6外侧管板，7硫酸出口，8封头，9硫酸进口，10管程筒体，11蒸汽上升管，12饱和水下降管，13汽包封头，14汽包筒体，15除沫器，16蒸汽出口，17汽包封头，18检查孔。
具体实施方式
下面结合具体的实施例进一步详细地描述本实用新型。应理解，这些实例只是为了举例说明本实用新型，而非以任何方式限制本实用新型的范围。为了叙述简便，本实用新型的说明中略去了管道上常规的阀门、储槽上常规的管口、人孔、仪表接口、支座等附件，本行业的一般技术人员即可根据需要进行设计。本行业的普通技术人员可以作出许多变型和改进，例如改变进料计量方式，对反应釜的管口规格进行调整，增加接口的数量，所有这些变型、调整、改进都应视为本实用新型的保护范围。如图1、2所示，该回收装置由卧式U形管换热器和汽包组成，由换热器筒体I和壳体封头3构成换热器主体，U形管束通过管板固定在换热器筒体I上，由汽包封头13、17和汽包筒体14构成汽包主体；换热管4通过内侧管板5固定在换热器筒体I上，内侧管板5与换热器筒体I通过法兰、螺栓连接，内侧管板5与换热管4通过强度胀接连接、密封，换热管4与外侧管板6在管程一侧采用焊接连接、密封，在管程封头8与外侧管板6之间设有管程筒体10，在管程筒体10上设有硫酸进口 9和硫酸出口 7，换热器筒体I与汽包筒体14之间设有蒸汽上升管11和饱和水下降管12，在汽包筒体14上部设有蒸汽出口 16，在汽包筒体14顶部蒸汽出口 16的接管处位于汽包筒体14内侧设有除沫器15，在汽包封头17上设有检查孔18。其中，换热器筒体I采用普通碳钢材料制造。其中，管程封头8和管程筒体10采用全特种耐腐蚀合金钢或普通碳钢衬特种耐腐蚀合金钢制造。其中，换热管4采用特种耐腐蚀合金钢制造。其中，内侧管板5采用普通碳钢材料制造。其中，外侧管板6采用全特种耐腐蚀合金钢或普通碳钢衬特种耐腐蚀合金钢制造。其中，当外侧管板6采用普通碳钢衬特种耐腐蚀合金钢制造时，在管程一侧衬特种耐腐蚀合金钢。其中，换热器的管板采用双管板结构。其中，内侧管板5与换热管4采用胀接形式固定。其中，外侧管板6在管程一侧与换热管4采用焊接形式固定。其中，换热器筒体I与汽包筒体14之间由蒸汽上升管11和饱和水下降管12连接。其中，在汽包筒体14由普通碳钢材料制造。其中，在壳体封头3上设有给水进口 2。低温热能回收装置是这样工作的硫酸在换热管4内冷却，水在换热器壳程内汽化为蒸汽，蒸汽通过上升管11夹带部分饱和水到汽包，蒸汽和水在汽包内分离，蒸汽通过除沫器15除沫后由蒸汽出口 16去后续装置，汽包内的饱和水通过下降管12回到换热器壳程。
权利要求1.硫酸低温热能回收装置，其特征在于该回收装置由卧式U形管换热器和汽包组成，由换热器筒体(I)和壳体封头(3)构成换热器主体，U形管束通过管板固定在换热器筒体(I)上，由汽包封头(13、17)和汽包筒体(14)构成汽包主体；换热管(4)通过内侧管板(5)固定在换热器筒体(I)上，内侧管板(5)与换热器筒体(I)通过法兰、螺栓连接，内侧管板(5)与换热管(4)通过强度胀接连接、密封，换热管(4)与外侧管板(6)在管程一侧采用焊接连接、密封，在管程封头(8)与外侧管板(6)之间设有管程筒体(10)，在管程筒体(10)上设有硫酸进口(9)和硫酸出口(7)，换热器筒体(I)与汽包筒体(14)之间设有蒸汽上升管(II)和饱和水下降管(12)，在汽包筒体(14)上部设有蒸汽出口(16)，在汽包筒体(14)顶部蒸汽出口( 16)的接管处位于汽包筒体(14)内侧设有除沫器(15)，在汽包封头(17)上设有检查孔(18)。
2.根据权利要求I所述的硫酸低温热能回收装置，其特征在于其中，换热器筒体(I)采用碳钢材料制造。
3.根据权利要求I所述的硫酸低温热能回收装置，其特征在于其中，管程封头(8)和管程筒体(10)采用全特种耐腐蚀合金钢或碳钢衬特种耐腐蚀合金钢制造。
4.根据权利要求I所述的硫酸低温热能回收装置，其特征在于其中，换热管(4)采用特种耐腐蚀合金钢制造。
5.根据权利要求I所述的硫酸低温热能回收装置，其特征在于其中，内侧管板(5)采用普通碳钢材料制造；其中，外侧管板(6)采用全特种耐腐蚀合金钢或碳钢衬特种耐腐蚀合金钢制造；其中，当外侧管板(6)采用碳钢衬特种耐腐蚀合金钢制造时，在管程一侧衬特种耐腐蚀合金钢。
6.根据权利要求I所述的硫酸低温热能回收装置，其特征在于其中，内侧管板(5)与换热管(4)采用胀接形式固定；其中，外侧管板(6)在管程一侧与换热管(4)采用焊接形式固定。
7.根据权利要求I所述的硫酸低温热能回收装置，其特征在于其中，在汽包筒体(14)由碳钢材料制造。
8.根据权利要求I所述的硫酸低温热能回收装置，其特征在于其中，在壳体封头(3)上设有给水进口(2)。
专利摘要本实用新型公开了硫酸低温热能回收的装置，换热器筒体(1)和壳体封头(3)构成换热器主体，汽包封头(13、17)和汽包筒体(14)构成汽包主体；换热管(4)通过内侧管板(5)固定在换热器筒体(1)上，换热管(4)与外侧管板(6)在管程侧焊接连接，管程封头(8)与外侧管板(6)之间设管程筒体(10)，管程筒体(10)上设硫酸进口(9)和硫酸出口(7)，换热器筒体(1)与汽包筒体(14)之间设蒸汽上升管(11)和饱和水下降管(12)，汽包筒体(14)上部设蒸汽出口(16)，汽包筒体(14)顶部蒸汽出口(16)处位于汽包筒体(14)内侧设除沫器(15)，汽包封头(17)上设检查孔(18)。本实用新型制造成本低，运行安全，适用于硫酸浓度不恒定、吸收温度不恒定的工艺。
文档编号F28F9/26GK202546699SQ20122010856
公开日2012年11月21日 申请日期2012年3月21日 优先权日2012年3月21日
发明者刘岩, 张会平, 王在良, 王武谦, 许如海 申请人:江苏科圣化工机械有限公司