[发明专利]气体-气体换热器

说明书

技术领域

本发明涉及一种特别是供硫酸厂的接触级中使用的换热器，该换热器具有：室，管束在室中按圆环形设置，其中，在管束与包围管束的室壳之间形成气体空间；气体供给口，其设置在室壳中，以用于相对于管束基本上径向地将气体引入到气体空间中；和气体出口，其在基本上轴向上邻接由管束包围的内部空间。

背景技术

通常在硫酸厂的接触级内采用管束式换热器，管束式换热器按竖直型式安装，以使可获得的硫酸冷凝液能够朝底部托盘流下并且能从底部托盘取出而避免腐蚀。通常，在壳侧引导SO2气体，并且在管侧引导SO2/SO3气体。在超过1,500吨日产量MH的大规模厂中，使用盘环式换热器（参见：Winnacker/Küchler，化工技术：工艺和产品，编者Roland Dittmeyer等人，Vol.3：无机原料、半成品，p.96f.,Wiley-VCH Verlag,Weinheim,2005）。

通常，相对于待冷却的含SO3的气体以逆流引导冷的SO2气体。已发现，硫酸冷凝液特别是在换热器的第一室中导致了强腐蚀，从而必须使用高合金的且昂贵的不锈钢。为了降低成本，将换热器划分成两部分，以便在过大腐蚀的情况中，不必更换整个换热器，而仅需更换暴露于冷气体的发生特别大腐蚀的区域。虽然最初设想均匀划分传热区域，但是申请人最近已经采用这样的换热器，其中，在冷的换热段（第一室）中仅提供总传热表面的一小部分。此外，代替两个竖直定向换热器并排设置并会产生排放问题的布置方式，使用了把被供给冷SO2气体的室水平地设置的布置方式。可以简单地从该第一室底部取出硫酸冷凝液。然后，将含SO2的气体转移到具有更大传热表面的邻接竖直段中。然而，已发现，在换热器水平段中管束的径向迎面流的情况中，会发生不均匀的气体流动并且结果会削弱传热。

发明内容

因此，本发明目的是实现均匀的传热。应当尽可能避免降到硫酸的露点温度以下。

通过具有权利要求1的特征的本发明，基本上解决了上述目的，其中，管束的中心相对于室壳的中心朝与气体供给口相反的方向偏移。

在传统的换热器中，设置成圆环形的管束相对于同样基本上圆筒形的换热器室同心地设置。然而，本发明不同于该同心布置，管束相对于室壳偏移，以使形成于管束与室壳之间的气体空间从面向气体供给口的最大宽度至管束的相反侧以越来越大的程度变窄。在气体迎面流供给至换热器期间，由于在远离气体供给口的一侧宽度达到最窄，气体空间中的压力越来越大。因此，可以抵消在气体冲击到管束上期间气体供给口区域的压力增大，以便在管束的整个外周上气体以均匀速度穿过管束并且进入由所述管束包围的内部空间中。可以在管束的所有区域中确保均匀的传热。

根据本发明，特别是当管束中心相对于室壳中心偏移量为居中气体空间宽度的30到70%优选大约50%时，获得了特别均匀的气流分布。这里，“居中气体空间”是指当管束相对于室壳同心布置时所获得的气体空间。对于室的圆筒形设计而言，在该情况下管束将在其整个外周上至室壁具有一致的距离。气体空间也将具有一致的宽度。那么，在此基础上，管束偏移量为气体空间宽度的大约30到70%。如果不是圆筒形的室，而是采用多边形或者其他形状的室，则对于管束偏移而言，至室壁的最小距离是决定性的。然而，多边形室在流动分布方面是不利的。

根据本发明的一个优选实施例，气体供给口具有椭圆横截面，其中，气体供给口的最大直径优选为在轴向上限定管束的两管板之间距离的70到95%，更优选85到90%。因此，气体供给口沿管束的基本上整个长度延伸。

根据本发明，室的主轴线基本上水平地定向，以使积聚在下部区域中的硫酸能够容易排出。为了该目的，根据本发明在室的下部区域设置排出口。

根据本发明的一个优选方面，换热器的第一室仅包括换热器总换热表面的大约10到30%，优选15到20%。结果，可以将二氧化硫（SO2）的温升限制在大约5-30K，优选15-20K，以便基本上避免降到硫酸露点温度之下。相应地，实现了硫酸的最少冷凝。

根据本发明的开发，竖直换热段邻接室，竖直换热段中沿大致竖直方向设置有多个管。根据本发明，竖直的换热段包括换热器换热表面的大约70到90%。由于在该区域中仅存在很小的高温腐蚀危险，竖直换热段可以由价格比较低廉的材料制造。

从以下对示例性实施例和附图的说明可了解本发明的其他目的、特征和可能的应用。所描述和/或图示的所有特征本身或组合构成了本发明的主题，不管是否包含在权利要求中或是否被引用。

附图说明

附图中：

图1示意性地显示了根据本发明的换热器的截面，