一种冷却冷凝器的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种冷却冷凝器，所述冷却冷凝器为立式结构，从上至下依次包括上换热段、下换热段和气液分离段；所述上换热段和下换热段采用的换热器均为管壳式换热器，且上换热段的换热管所用材质为钛，下换热段的换热管所用材质为不锈钢；所述冷却冷凝器的顶部设置有喷嘴；该设备具有占地面积小，设备寿命长，冷却效果好的优点，具有很好的经济价值。
【专利说明】一种冷却冷凝器
【技术领域】
[0001]本实用新型属于稀硝酸生产设备【技术领域】，尤其是涉及一种冷却冷凝器。
【背景技术】
[0002]稀硝酸的生产工艺方法包括双加压法工艺和全高压法工艺，一般包括如下步骤，氨空混合气在钼网上进行氨的氧化反应，反应后生成NOX气体，经过一系列工艺回收热量后，经过冷却冷凝器(在双加压法中别名为“低压反应水冷凝器”，在全高压法工艺中别名为“快冷器”)，使气体温度降至45°C，并生成一定数量的稀硝酸；然后酸-气混合物进入氧化氮分离器将稀硝酸进行分离，用泵将稀硝酸送入吸收塔相应塔板；NOX气体与来自漂白塔的二次空气混合后，送入压缩机进行加压，经尾气预热器、水冷器冷却后，进入吸收塔底部，NOX在塔中被水吸收生产硝酸。从塔底出来的60%硝酸经漂白塔吹出溶解的NOX气体后，经酸冷器送至成品酸贮槽。
[0003]目前国内的生产装置运行都存在如下几个问题:
[0004]1、冷却冷凝器的换热管一般采用不锈钢304L，由于NOX气体在冷却过程中开始生成高温冷凝酸的温度超出不锈钢304L的最佳使用条件，换热管存在着腐蚀严重的问题，因此设备寿命普遍较短；严重的，设备会因为换热管腐蚀而发生泄漏；
[0005]2、现有设备一般采用冷却冷凝器和氧化氮分离器分开布置的设计，且冷却冷凝器采用卧式结构，占地面积大；
[0006]3、现有技术中洗涤铵盐一般采用喷水的方式，这样就降低了成品稀硝酸的浓度，存在着广品不合格的隐患。
【发明内容】
[0007]本实用新型要解决的问题是针对上述存在的不足，提供一种冷却冷凝器，能够有效解决设备腐蚀、占地面积大等问题，尤其适用于稀硝酸的生产【技术领域】。
[0008]为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是:
[0009]一种冷却冷凝器，所述冷却冷凝器为立式结构，从上至下依次包括上换热段、下换热段和气液分离段；所述上换热段和下换热段采用的换热器均为管壳式换热器，且上换热段的换热管所用材质为钛，下换热段的换热管所用材质为不锈钢；所述冷却冷凝器的顶部设置有喷嘴。
[0010]优选的，所述上换热段和下换热段的换热器壳体的内部分别安装有一导流筒。
[0011]更优选的，所述导流筒的顶部为锥形结构。
[0012]优选的，所述上换热段和下换热段上分别设置有冷却水通道，且下换热段的冷却水出口与上换热段的冷却水进口相连通，使得冷却水先经过下换热段，再经过上换热段。
[0013]优选的，所述气液分离段的内部安装有不锈钢折板式气液分离元件，液滴分离精度为5 μ m。
[0014]优选的，所述钛为TA2，不锈钢为304L。[0015]本实用新型具有的优点和积极效果是:该冷却冷凝器采用立式结构，并且将传统的冷凝器与氧化氮分离器设置在同一冷却冷凝器中，能够有效节约占地面积，同时立式布局也有利于换热管内液体的排出；上换热段的换热管采用钛材，能够耐高温和耐冷凝酸的腐蚀，延长设备的使用寿命；设备顶部设置有喷嘴，用于喷淋稀硝酸，在装置启动初期用稀硝酸进行铵盐的洗涤，同时不影响生成的稀硝酸的浓度。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是给冷却冷凝器的结构示意图。
[0017]图中:1.氧化氮气体进口；2.进气室；3.排气口 ；4.上换热段导流筒锥体；5.上换热段冷却水出口 ；6.上换热段；7.下换热段导流筒锥体；8.下换热段；9.温度计口 ；10.气液分离元件；11.二次空气入口 ；12.稀硝酸入口 ；13.液位计接口 ；14.液位计接口 ；15.稀酸出口 ；16.温度计口 ；17.稀硝酸回流口 ；18.气液分离段；19.喷淋口 ；20.氧化氮气体出口 ；21.压力表口 ；22.排净口 ；23.下换热段冷却水进口 ；24.下换热段冷却水出口 ；25.排气口 ；26.温度计口 ；27.排净口 ；28.上换热段冷却水进口 ；29.温度计口 ；30.喷嘴。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细说明。
[0019]本实用新型提供了一种冷却冷凝器，尤其适合应用于稀硝酸的生产【技术领域】，用于对氧化氮气体进行冷却并进一步进行气液分离。
[0020]从图1可以看出，该冷却冷凝器采用立式布局，从上至下依次包括氧化氮气体进口 1，进气室2，上换热段6，下换热段8以及气液分离段18等主要结构。
[0021]换热段分为两段，分别为上换热段6和下换热段8，二者之间设置有一中空的短节过度，为本领域的常规设计，在此不做赘述。上换热段6处于气相高温区，换热管长度为3m，下换热段8处于气相低温区,换热管长度为6m。其中上换热段6和下换热段8均为管壳式换热器，且上换热段6的换热管采用钛材，优选为TA2型号的钛；下换热段8的换热管采用不锈钢材质，优选为不锈钢304L。钛材具有耐高温耐腐蚀的优良性能，上换热段6将进入冷却冷凝器内的氧化氮气体的温度冷却至70°C以下，然后进入下换热段8，不锈钢304L在该温度下具有良好的耐腐蚀效果，因此下换热段8的不锈钢换热管可以保证有较长的使用寿命O
[0022]本实用新型采用带有圆环式折流板的管壳式换热器，并在换热器壳体的内部设置有内导流筒。现有技术中，外壳体的端部一般采用锥壳式结构与管板进行连接，此种设计有利于减小管板的直径，降低设备的造价，但是存在的问题是:锥壳式结构能够限制内导流筒的长度，从而使得壳程流体在管板附近的流速很低，不利于换热的进行。为了解决上述问题，在一种具体的实施方式中，将内导流筒的顶部设计成为锥形结构(详见图1中上换热段导流筒锥体4和下换热段导流筒锥体7)，并将内导流筒伸入到锥壳的内部，如此能够很好的利用设备内部的空间，很好的提高冷却水的局部流动速度，强化冷却水对管板的冷却效果O
[0023]在一种具体的实施方式中，上换热段6和下换热段8的冷却水管路采用串联布置，也就是说下换热段冷却水出口 24与上换热段冷却水进口 28相连通，如此，冷却水先经过下换热段8，再经过上换热段6，既能保证良好的冷却效果又能节约用水。
[0024]在一种具体的实施方式中，气液分离段18采用不锈钢折板式分离元件，阻力小，使用寿命长，液滴分离精度为5 μ m。气液分离段18设置在整个冷却冷凝器的内部，起到了常规的氧化氮分离器的作用，达到一台设备多用的目的，减少了稀硝酸装置的设备数量，占地面积小，同时整个装置在布局上也更加的紧凑。
[0025]由于稀硝酸装置启动初期氧化炉内反应温度较低，导致氨与空气反应不完全，会有少量的氨随氧化氮气体进入后续工序，其中的大部分氨会以铵盐(亚硝酸铵、硝酸铵)的形式在冷却冷凝器处析出，并进入冷凝的稀硝酸中。铵盐具有一定的危险性，因此装置启动时必须控制铵盐的生成尽量少，并防止铵盐在设备内集聚。所以，在一种具体的实施方式中，设备的顶部设置有喷嘴30，喷嘴30的用途是喷洒稀硝酸，在设备启动初期，用喷嘴30喷洒的稀硝酸进行铵盐的洗涤。与现有工艺中喷洒纯水相比，该种方式不仅能够洗涤铵盐，还能够不影响后续制备得到的稀硝酸的浓度。
[0026]另外，气液分离元件10需要定期通过喷淋口 19喷淋稀硝酸进行冲洗，防止铵盐集聚。
[0027]该冷却冷凝器的工作过程为:来自工艺系统的高温氧化氮气体首先经氧化氮气体进口 I进入进气室2，然后进入上换热段6管内，与管外的冷却水间接换热，温度逐渐降低，并生成冷凝酸；
[0028]经上换热段6换热后的氧化氮气体和冷凝酸温度降至70°C以下，然后进入下换热段8管内与管外的冷却水间接换热，温度继续降低，出下换热段8时温度降至45°C以下；
[0029]氧化氮气体和冷凝酸经气液分离元件10的分离作用，冷凝酸落到设备底部，从稀酸出口 15流出设备；氧化氮气体从氧化氮气体出口 20流出设备；
[0030]来自外界的冷却水首先经下换热段冷却水进口 23进入下换热段8的壳程，从下换热段冷却水出口 24出来后，再经上换热段冷却水进口 28进入上换热段6的壳程，从上换热段冷却水出口 5出设备后去外界冷却水管网。
[0031]另外，如图1所示，设备下部另外设置有一些管口，由于其不是本申请论述的重点，简要介绍其用途如下:二次空气入口 11用于将来自成品酸漂白系统的二次空气导入设备内，与氧化氮气体混合；稀硝酸入口 12用于收集氧化氮压缩机的排酸；稀硝酸回流口17用于稳定设备内的液位。此外，设置的温度计口，如温度计口 9，16，26，29主要用于插入温度计测定相应位置的气体或液体温度；压力表口 21，用于安装压力表测量相应位置的压力；液位计接口 13和14用于接入液位计进行液位测量；排气口 3，排净口 22，排气口 25，排净口 27均为本领域惯常设计。
[0032]以上对本实用新型的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。
【权利要求】
1.一种冷却冷凝器，其特征在于:所述冷却冷凝器为立式结构，从上至下依次包括上换热段、下换热段和气液分离段；所述上换热段和下换热段采用的换热器均为管壳式换热器，且上换热段的换热管所用材质为钛，下换热段的换热管所用材质为不锈钢；所述冷却冷凝器的顶部设置有喷嘴。
2.根据权利要求1所述的冷却冷凝器，其特征在于:所述上换热段和下换热段的换热器壳体的内部分别安装有一导流筒。
3.根据权利要求2所述的冷却冷凝器，其特征在于:所述导流筒的顶部为锥形结构。
4.根据权利要求1-3任一所述的冷却冷凝器，其特征在于:所述上换热段和下换热段上分别设置有冷却水通道，且下换热段的冷却水出口与上换热段的冷却水进口相连通，使得冷却水先经过下换热段，再经过上换热段。
5.根据权利要求4所述的冷却冷凝器，其特征在于:所述气液分离段的内部安装有不锈钢折板式气液分离元件，液滴分离精度为5 μ m。
6.根据权利要求5所述的冷却冷凝器，其特征在于:所述钛为TA2，不锈钢为304L。
【文档编号】F28F21/08GK203785481SQ201420199408
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年4月22日 优先权日:2014年4月22日
【发明者】景双伍, 柴向阳, 赵瑞生, 刘振路, 李姣姣 申请人:天津华景化工新技术开发有限公司