[发明专利]一种模块化湿法制硫酸用冷凝装置

说明书

技术领域

本发明属于酸性气处理装置领域，具体涉及一种模块化湿法制硫酸用冷凝装置。

背景技术

根据文献(硫酸工业、1998(2)、23～40)描述：一台典型湿法制酸用冷凝器，进入硫酸冷凝器的含SO₃、H₂O的酸性气温度最高可达300℃，酸性气从底部进入硫酸冷凝器中，在硫酸冷凝器中，随着酸性气温度降低，SO₃气体与H₂O蒸汽发生水合反应生成硫酸蒸汽，同时硫酸蒸汽冷凝为93～98％的浓硫酸。其反应式如下：

浓硫酸在冷凝器底部聚集并排出，尾气从硫酸冷凝器顶部出口排出，温度90～110℃。整个过程中由空气进行冷却。所需的空气由鼓风机供给。下文中的酸性气均指含SO₃、H₂O的酸性气，尾气均指已经脱除SO₃的酸性气。

目前，硫酸冷凝器为管壳式换热器，其结构通常为一壳体，在壳体内设有换热管，换热管的材质一般为玻璃。根据换热管的布置方式，可分为立式冷凝器与卧式冷凝器。其中立式冷凝器的换热管垂直于放置平面，卧式冷凝器的换热管与放置平面相水平。

专利(CN 202945060 U)描述了一种典型的立式冷凝器，其中酸性气走管程，作为冷却介质的空气走壳程。其优点在于酸性气走管程，酸性物质不与冷凝器壳体直接接触，从而降低了对于壳体材料在高温条件下的耐酸性能的要求，普通的碳钢即可满足使用要求，降低了设备成本。但是由于立式冷凝器所使用的玻璃管的长度一般在6m以上，对于单支玻璃管而言，其刚性下降，耐热冲击性差，在进出口的气体温度变化从280～90℃的条件下，温差近200℃，玻璃管由于受热不均，极易破损，影响设备换热，严重时，酸性气串入冷却空气中，污染环境。同时，在操作过程中须添加硅油颗粒，使得酸雾结成大滴液体冷凝下来，添加硅油颗粒增加操作流程。

专利(CN 102384696 A)描述了一种典型的卧式冷凝器，其中酸性气走壳程，作为冷却介质的空气走管程。其优点在于玻璃管采用均跨设于壳体的两壁之间，有效缩短玻璃管的长度，其长度一般在2～4m，提高了玻璃管的刚性，同时对于单管而言，其温差低于60℃，克服了玻璃管易破碎的问题。但是由于酸性气走壳程，设备对于壳程的耐酸、耐高温性能有着严格的要求，一般在壳体内衬PFA或PTFE板材，增加了设备成本。

与此同时由于各个项目所处理的酸性气的气量、组成均不近相同，导致湿法制硫酸用冷凝器均为非标设备，无法形成标准化，从而增加了设备制造成本。一旦冷凝器的设计与实际需求不符时，需要对冷凝器进行整体改造或更换，导致成本高昂。

发明内容

为克服现有制硫酸冷凝装置成本高、难以适用于多种工况需求的技术缺陷，本发明的目的是提供一种模块化湿法制硫酸用冷凝装置。

本发明提供的模块化湿法制硫酸用冷凝装置，包括以下模块：

底槽模块，位于所述冷凝装置底部，呈漏斗形，侧部设置有酸性气入口，底部设置有硫酸排液口；

多个冷凝模块，位于所述底槽模块之上，包括至少一个立式冷凝模块与至少一个卧式冷凝模块；

除雾模块，位于所述多个冷凝模块之上，呈梯形，内部设置有除雾单元，顶部设置有尾气出口；以及

气路连接模块，包括有气路通道，以连通相邻两冷凝模块的冷却介质气路。

本发明提供的模块化湿法制硫酸用冷凝装置中，所述多个冷凝模块包括一个立式冷凝模块与至少一个卧式冷凝模块，所述立式冷凝模块设置于所述底槽模块之上，所述卧式冷凝模块设置于所述立式冷凝模块之上。

本发明提供的模块化湿法制硫酸用冷凝装置中，所述底槽模块内部设置有蓄热单元，其为耐酸蜂窝陶瓷，孔径为大于1mm，优选为5～25mm，孔隙率为不低于65％，优选为72～85％。

本发明提供的模块化湿法制硫酸用冷凝装置中，所述立式冷凝模块包括立式管壳式换热装置，冷却介质流经壳程，待冷凝的酸性气流经管程；所述卧式冷凝模块包括卧式管壳式换热装置，冷却介质流经管程，待冷凝的酸性气流经壳程。

本发明提供的模块化湿法制硫酸用冷凝装置中，所述立式管壳式换热装置中设置有用于固定换热管的上、下水平管板，所述上、下水平管板之间还设置有导液管，其上端口与所述上水平管板相持平，以导流所述上水平管板上聚积的硫酸。