[发明专利]硫酸生产中重力热管立式蒸发器

说明书

技术领域

本发明涉及一种硫酸生产中对低温位的吸收反应热回收装置，特别是公开一种硫酸生产中重力热管立式蒸发器，是一种将高温浓硫酸的热量转移到水中的换热设备。

背景技术

充分利用和回收硫酸生产中反应热已是硫酸工业的必然趋势。也是各硫酸企业发展的热点。一个新的硫酸工程项目从方案开始，高、中、低温位余热回收系统是整个工程项目的重要组成部分。热能是硫酸生产中的主要产品，而硫酸是付产品的概念已逐步被公众所接受。高、中、低温位的反应热的回收工艺和设备各不相同，相对来说，高、中温位的回收技术较为简单和成熟，而低温位回收技术起步较晚，虽有成熟的回收工艺，但设备结构、材料的选择等仍有提升的空间。

作为硫酸生产，低温位吸收热回收系统中的换热设备——蒸发器，目前主要形式是较为经典的管壳式换热设备，热的浓硫酸走管程，与管外的水通过管壁进行热量传递而被降温，水得到热量后升温至沸腾，相变成水蒸气，完成热量回收的目的，这个过程受到很多条件的限制，其换热效率较为一般，由于需回收的热量规模较大，故相应的换热面积也较大、造成设备较庞大、造价高。另外管程内是高温浓酸、壳程内是水，在设备设计合理、制作合格、正常运行时，这二种介质各自相安无事，但一旦有点泄漏的情况下，则反应相当激烈。对设备自身和下游设备产生不可想象的破坏，造成生产的安全事故，故本设备也是整个回收系统中的重点监控对象。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术的缺陷，从提高换热效率和较为安全运行着手，公开一种硫酸生产中重力热管立式蒸发器，本发明通过应用热管技术将多余的吸收反应热变为水蒸汽而达到热能的回收，利用高热传导性能的热管把高温浓硫酸的热量传递到水中，提高水温至相变成为水蒸汽的一种新型的蒸发器。

本发明是这样实现的：一种硫酸生产中重力热管立式蒸发器，其特征在于：所述的蒸发器是利用具有高导热性能的热管作为导热体，组成重力热管立式蒸发器；所述的热管是带有翅片的重力式热管，垂直布置安装在蒸发器中部的隔板上，所述的隔板将蒸发器容器隔离成上下两个各不相通的但有热能传递的区域，热管的上下两段分别浸没在水和高温浓硫酸中；热管上段与水接触，为蒸发器的放热段，热管下段与热的硫酸接触，为蒸发器的吸热段；所述的蒸发器顶部装置有与放热段连通的汽包，组成蒸发器的下部换热单元体和上部汽包供应蒸汽热的立式结构。所述汽包侧面设有补充水管，汽包与蒸发器放热段之间设有降液管，形成蒸发器放热段与汽包间蒸汽、水的自然循环。所述蒸发器的下部换热单元设计成标准化的单元体，其数量随硫酸产量的规模而设置成1个、2个或2个以上的换热单元体。 

本发明的实施是通过一块布有热管的隔板，其下端和装有高温浓硫酸筒体连接，上端和装有水的筒体连接，酸、水是间接的通过热管的高效导热性能把硫酸中的热量传导到水中，硫酸降温的同时，水温提高至沸腾后，水汽化为蒸汽，完成和达到硫酸吸收反应热的回收目的。

本发明的有益效果是：

1、本发明由于利用了具有高效导热性能的导热元件，作为冷热物流二者之间的热量传导体，提高了蒸发器的换热效率。

2、由于利用热管间接的实现了酸、水之间的热量传导，改变了以往管壳式的换热介质直接通过管壁进行热量传递、可以减少由于管壁的损坏和管板、换热管管头的较为薄弱的结构形式所造成的设备障碍，有利生产正常安全的运行。

附图说明

图1  是本发明结构示意图。

图2  是图1 的侧视图。

图中：1、吸热段； 2、隔板； 3、翅片重力式热管； 4、放热段； 5、汽包； 6、降液管。

具体实施方式

本发明一种硫酸生产中重力热管立式蒸发器，利用具有高导热性能的热管作为导热体，组成重力热管立式蒸发器。

根据附图1和2，本发明利用布满带有翅片重力式热管3的隔板2，将内有高温浓硫酸的吸热段1和内有水的放热段4隔离成两个各个不相通的区域，隔板下部热管内的液态工作介质因吸收管外高温浓硫酸的热量而汽化，从而使酸温下降，汽化的工作介质上升到隔板上部热管内。根据热管的特征，其工作介质处于一种真空饱和状态，碰到管外侧相对温度较低的水时，汽化的工作介质就冷凝成液态，同时将这一潜热释放到水中，水得到热量而升温至沸腾成蒸汽。同时，液化的工作介质靠重力流回到热管的下半部，利用热管内的工作介质的汽液循环变化，热管将高温浓硫酸中大量热量传递到水中。从过程看，热量是通过热管的上、下两个管壁的传递才能完成的，但热管在工作时是通过工作介质的相变完成的，它的传热效率远比液—液的传热效果要高，故总得来说热管的传热效果高于换热管，说其是高效换热不为过。受热后的水沸腾，形成水汽混合体通过连通管进入汽包5在汽包中水汽混合得到分离，即产生蒸汽，蒸汽从汽包顶部排入蒸汽管网而被利用，补充水从汽包侧面进入，然后通过降液管6进入到放热段。随着硫酸的生产，低温的硫酸吸收SO₃后变成高温浓硫酸进入蒸发器的吸热段温度被降低后又回硫酸装置系统，而水在蒸发器的放热段得到热量后成为有用的蒸汽，就这样低温位的吸收热被周而复始地利用。蒸发器的下部换热单元设计成标准化的单元体，其数量随硫酸产量的规模而设置成1个、2个或2个以上的换热单元体。