耐腐蚀降膜蒸发器及稀硫酸浓缩系统的制作方法

本实用新型涉及一种耐腐蚀降膜蒸发器及稀硫酸浓缩系统。
背景技术：
：在化工、冶金、热电等工业生产中，其热炉气通常含有一定量的SO2、SO3酸性气体以及水分，热炉气的高温位热量通过锅炉、省煤器等设备回收后，热炉气再经如下流程处理：湿式净化→除雾→干燥→SO2转化为SO3→再经吸收系统吸收后制成浓硫酸，尾气达标排放。为避免露点腐蚀，上述流程中出省煤器或干式除尘器的炉气温度一般控制在250℃～300℃左右，再进入湿式净化处理，其中这一部分的热炉气热量被湿式净化液带走，造成浪费。如果上述温度控制低于250℃，则对设备腐蚀严重，易产生泄漏事故。与此同时，上述过程中的湿式净化工序却同时产生一定量的稀硫酸，湿式净化工段的稀硫酸浓度一般在5～20％，这些稀硫酸由于浓度太低，回用渠道有限，相当部分用碱中和后达标排放，在经济上造成浪费，也给水环境带来一定的压力。稀硫酸浓缩常用的方法为减压降膜浓缩法。该方法使用的热源一般为低压蒸汽，换热效率有限；并且该方法能耗高，设备成本高。技术实现要素：本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有的稀硫酸浓缩设备能耗高、成本高的缺陷，而提供一种耐腐蚀降膜蒸发器及稀硫酸浓缩系统。该稀硫酸浓缩系统可以根据需求将95％以下的任意浓度的硫酸浓缩至所需浓度，设备操作弹性大，且节能环保。本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题：本实用新型提供一种耐腐蚀降膜蒸发器，其包括：顶盖，所述顶盖设有顶腔、稀硫酸进口和第一酸性水汽出口，所述稀硫酸进口位于所述顶盖的下方侧壁，所述第一酸性水汽出口位于所述顶盖的顶部；集液室，所述集液室设有集液腔、成品酸出口和第二酸性水汽出口，所述成品酸出口位于所述集液室的底部，所述第二酸性水汽出口位于所述集液室的上方侧壁；壳体，所述壳体连接于所述顶盖与所述集液室之间，所述壳体靠近所述集液室的侧壁上设有换热气体进口，所述壳体靠近所述顶盖的侧壁上设有换热气体出口，所述壳体设有容置腔，所述容置腔内设有上管板、下管板和蒸发管；所述上管板隔断所述容置腔与所述顶腔，所述下管板隔断所述容置腔与所述集液腔，所述蒸发管依次穿设于所述上管板和所述下管板，所述蒸发管的两端分别与所述顶腔和所述集液腔连通。较佳地，所述蒸发管在所述容置腔内均匀分布。所述蒸发管较佳地为耐高温石英管或硼硅玻璃管。较佳地，所述蒸发管的外周缘与所述上管板之间夹设第一密封件，起到密封、定位所述蒸发管和布酸的作用；所述蒸发管的外周缘与所述下管板之间夹设第二密封件，对所述蒸发管起密封、定位、支撑的作用。所述第一密封件和第二密封件的材质较佳地为聚四氟乙烯。其中，较佳地，所述第一密封件高出所述上管板的上顶面，在高出部分的侧壁上开设若干小孔，所述小孔的轴线与水平方向平行，所述小孔的底面与所述上管板的上顶面平齐，使得所述上管板的上顶面上的稀硫酸通过所述小孔均匀进入所述蒸发管。更佳地，在水平方向上，所述小孔的轴线与所述第一密封件的径向的夹角为10～60°，较佳地为30°，所有小孔偏转方向一致，使得稀硫酸呈涡流进入所述蒸发管，有利于提高换热效率。较佳地，所述下管板上设有冷凝酸疏泄管。所述冷凝酸疏泄管用于将所述壳体内的微量积酸排出至所述集液室。较佳地，所述顶盖和/或所述集液室设有人孔，便于安装和检修。较佳地，所述顶盖的内表面以及所述上管板和下管板的外表面设有聚四氟乙烯层。较佳地，所述集液室和所述壳体的内表面设有聚四氟乙烯层和/或耐酸砖层，更佳地为从外向内依次设有聚四氟乙烯层和耐酸砖层。本实用新型提供一种稀硫酸浓缩系统，其包括稀硫酸储槽、前述耐腐蚀降膜蒸发器、酸性水汽冷凝器、酸性水回收槽和成品酸储槽，其中，所述稀硫酸储槽与所述稀硫酸进口连通，所述第一酸性水汽出口和所述第二酸性水汽出口均与所述酸性水汽冷凝器的进口连通，所述酸性水汽冷凝器的出口与所述酸性水回收槽连通；所述成品酸出口与所述成品酸储槽连通。本实用新型中，所述稀硫酸储槽可为本领域常规耐腐蚀液体储槽。较佳地，所述稀硫酸储槽通过稀硫酸泵与所述稀硫酸进口连通。所述稀硫酸泵为本领域常规使用的耐腐蚀液体输送泵，用于将稀硫酸从所述稀硫酸储槽输送至所述耐腐蚀降膜蒸发器中。所述稀酸泵较佳地连有流量计和调节阀，用于控制稀硫酸的流量，所述流量计和调节阀为本领域常规。本实用新型中，较佳地，所述成品酸出口连有酸浓计，并通过第一阀门与所述稀硫酸储槽连接，通过第二阀门与所述成品酸储槽连接。所述酸浓计用于监测从成品酸出口流出的硫酸的浓度，当浓度低于设定值时，所述第一阀门开启，所述第二阀门关闭；当浓度达到设定值时，所述第一阀门关闭，所述第二阀门开启。本实用新型中，所述酸性水汽冷凝器可为本领域常规冷凝器，用于冷凝从所述耐腐蚀降膜蒸发器蒸发出的酸性水汽。本实用新型中，所述酸性水回收槽可为本领域常规耐腐蚀液体储槽，用于回收从所述酸性水汽冷凝器冷凝得到的酸性水。本实用新型中，所述成品酸储槽为本领域常规耐腐蚀液体储槽，用于储存从所述耐腐蚀降膜蒸发器中浓缩得到的硫酸。本实用新型中，所述稀硫酸浓缩系统的工作过程如下：换热气体从所述换热气体进口进入所述壳体，稀硫酸从所述稀硫酸进口进入所述顶腔，进而进入所述蒸发管；所述高温气体与所述稀硫酸热交换，使得稀硫酸中的水分蒸发，浓缩稀硫酸；浓缩得到的硫酸从所述成品酸出口进入所述成品酸储槽；蒸发出的水汽通过所述第一酸性水汽出口和所述第二酸性水汽出口排出，进入所述酸性水汽冷凝器，冷凝后得到的酸性水进入所述酸性水回收槽；热交换后的换热气体从所述换热气体出口排出。较佳地，稀硫酸从所述稀硫酸进口进入顶腔后，所述上管板的上顶面上的稀硫酸被所述第一密封件均匀分布，通过所述小孔均匀进入所述蒸发管。较佳地，浓缩得到的硫酸从所述成品酸出口流出后经所述酸浓计，当硫酸的浓度低于设定值时，所述第一阀门开启，所述第二阀门关闭，硫酸再次回到所述稀硫酸储槽，进入下一个浓缩循环；当硫酸的浓度达到设定值时，所述第一阀门关闭，所述第二阀门开启，硫酸进入所述成品酸储槽。较佳地，所述稀硫酸的进口温度为20～60℃，出口温度为100～300℃。所述稀硫酸的浓度可为95％以下，较佳地为90％以下，更佳地为88％以下，最佳地为79％以下，例如5～20％，再例如6％。较佳地，所述换热气体的进口温度为250～300℃，出口温度为100～150℃。所述换热气体较佳地为热炉气。所述热炉气可为强腐蚀性热炉气。本实用新型中，所述稀硫酸浓缩系统在热炉气净化处理工艺中的工作过程可为：所述稀硫酸浓缩系统的上游为主装置电除尘器，下游为主装置净化洗涤塔，从主装置电除尘器排出的热炉气经换热气体进口进入所述壳体，从所述壳体经换热气体出口排出的热炉气进入主装置净化洗涤塔中；主装置净化洗涤塔产生的稀硫酸可进入所述稀硫酸储槽；所述酸性水回收槽中的酸性水可作为补充水回收至主装置净化洗涤塔。本实用新型的积极进步效果在于：本实用新型的耐腐蚀降膜蒸发器耐各种浓度的硫酸腐蚀，可用于浓缩稀硫酸。包括耐腐蚀降膜蒸发器的稀硫酸浓缩系统可根据需求将95％以下的任意浓度的稀硫酸浓缩至所需浓度，设备操作弹性大。该稀硫酸浓缩系统可应用于热炉气净化处理工艺中，利用热炉气的余热来浓缩稀硫酸，避免了经济上的浪费，实现了环保减排。附图说明图1为本实用新型的实施例1的稀硫酸浓缩系统及工艺流程图。图2为本实用新型的实施例1中耐腐蚀降膜蒸发器的结构示意图。图3为图2中M处的放大图。图4为图3中P面的剖面图。图5为图2中N处的放大图。图6为图2中Q面的剖面俯视图。附图标记说明：I：稀硫酸储槽；II：稀硫酸泵；III：耐腐蚀降膜蒸发器顶盖1，顶腔11，稀硫酸进口12，第一酸性水汽出口13，人孔10；集液室2，集液腔21，成品酸出口22，第二酸性水汽出口23，人孔10；壳体3，容置腔31，换热气体进口32，换热气体出口33；上管板4；下管板5；蒸发管6；第一密封件7；第二密封件8；冷凝酸疏泄管9；IV：酸性水汽冷凝器；V：酸性水回收槽；VI：成品酸储槽；A：流量计；B：调节阀；C：酸浓计；D：第一阀门；E：第二阀门。具体实施方式下面举个较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本实用新型。实施例1如图1所示的稀硫酸浓缩系统，包括稀硫酸储槽I、稀硫酸泵II、耐腐蚀降膜蒸发器III、酸性水汽冷凝器IV、酸性水回收槽V和成品酸储槽VI。其中，稀硫酸泵II连有流量计A和调节阀B，耐腐蚀降膜蒸发III的结构如图2所示，其包括：顶盖1，顶盖1设有顶腔11、稀硫酸进口12、第一酸性水汽出口13和人孔10，顶盖1的内表面设有聚四氟乙烯层；集液室2，集液室2设有集液腔21、成品酸出口22、第二酸性水汽出口23和人孔10，集液室2的内表面依次设有聚四氟乙烯层和耐酸砖层；壳体3，壳体3连接于顶盖1与集液室2之间，壳体3设有容置腔31，壳体3靠近集液室2的侧壁上设有换热气体进口32，壳体3靠近顶盖1的侧壁上设有换热气体出口33，壳体3的内表面依次设有聚四氟乙烯层和耐酸砖层；容置腔31内设有上管板4、下管板5和蒸发管6，上管板4隔断容置腔31与顶腔11，下管板5隔断容置腔31与集液腔21，下管板5设有冷凝酸疏泄管9，蒸发管6依次穿设于上管板4和下管板5，蒸发管6的两端分别于集液腔21和顶腔11连通；蒸发管6的外周缘与上管板4之间设有第一密封件7，第一密封件7高出上管板4的上顶面，在高出部分的侧壁上开设4个小孔，小孔的底面与上管板4的上顶面平齐，小孔的轴线与水平方向平行，且在水平方向上，小孔的轴线与第一密封件7的径向的夹角为30°，所有小孔逆时针偏转(如图3和4所示)；蒸发管6的外周缘与下管板5之间夹设第二密封件8(如图5所示)；上管板4和下管板5的外表面设有聚四氟乙烯层，蒸发管6为耐高温石英管，第一密封件7和第二密封件8的材质为聚四氟乙烯；蒸发管6在容置腔31内的均匀分布(如图6所示)。耐腐蚀降膜蒸发器III的第一酸性水汽出口13和第二酸性水汽出口23均与酸性水汽冷凝器IV的进口连通，酸性水汽冷凝器IV的出口与酸性水回收槽V连通；耐腐蚀降膜蒸发器III的成品酸出口22连有酸浓计C，并通过第一阀门D与稀硫酸储槽I连接，通过第二阀门E与成品酸储槽VI连通。将该稀硫酸浓缩系统用于硫铁矿制酸产生的热炉气的净化处理工艺中，该稀硫酸浓缩系统的上游连接主装置电除尘器，下游连接主装置净化洗涤塔。从主装置电除尘器排出的热炉气作为换热气体，浓缩主装置净化洗涤塔产生的20～60℃浓度为6％的稀硫酸。该稀硫酸浓缩系统的主要工艺设备规格及技术参数如表1，耐腐蚀降膜蒸发器的技术特性如表2，主要原材料及动力消耗定额如表3，产品方案如表4。表1主要工艺设备规格及技术参数表2降膜蒸发器技术特性表表3主要原材料及动力消耗定额表4产品方案名称规格单位小时产量年产量备注硫酸56％t2.52×104—该稀硫酸浓缩系统的操作步骤如下：1、在硫铁矿制酸主装置开车前，检查确认所有设备正常，确保达到开车条件。2、设定流量计A的流量定值至5t/h；设定酸浓计C的浓度定值为56％，设定浓度低于56％时第一阀门D开启、第二阀门E关闭，浓度到达56％时第一阀门D关闭、第二阀门E开启。3、按操作规程启动稀酸泵II，缓慢调节调节阀B，控制其流量至5t/h进入耐腐蚀降膜蒸发器III，建立稀硫酸循环。4、开启硫铁矿制酸主装置，由主装置电除尘器排出的热炉气从换热气体进口32进入壳体3，稀硫酸从稀硫酸进口12进入顶腔11，上管板4的上顶面上的稀硫酸被第一密封件7均匀分布，通过小孔呈涡流进入蒸发管6；热炉气与稀硫酸热交换，使得稀硫酸中的水分蒸发，浓缩稀硫酸；浓缩得到的硫酸从成品酸出口22流出，流经酸浓计C，当浓度低于56％时，第一阀门D开启，第二阀门E关闭，硫酸再次回到稀硫酸储槽I，进入下一个浓缩循环；当浓度达到56％时，第一阀门D关闭，第二阀门E开启，硫酸进入成品酸储槽VI；壳体3内的微量积酸通过冷凝酸疏泄管9将排出至所述集液室；蒸发出的水汽通过第一酸性水汽出口13和第二酸性水汽出口23排出，进入酸性水汽冷凝器IV冷凝，冷凝后得到的酸性水进入酸性水回收槽V；热交换后的热炉气从热炉气出口33排出进入主装置净化洗涤塔。5、酸性水回收槽V中的酸性水至一定的液位后，送至主装置净化洗涤塔作为补充水。当前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