具有制酸自動控制裝置的副產(chǎn)蒸汽氯化氫合成系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種具有制酸自動控制裝置的副產(chǎn)蒸汽氯化氫合成系統(tǒng)，屬于化工設備領域。系統(tǒng)包括副產(chǎn)蒸汽氯化氫合成爐和與之連接的汽包；系統(tǒng)還包括氫氣氯氣自動配比控制裝置、與之信號連接的制酸自動控制裝置；氫氣氯氣自動配比控制裝置具有氫氣和氯氣流量測量儀表，其分別設置于氫氣進氣口處和氯氣進氣口處；制酸自動控制裝置設置于氯化氫氣體出口處，具有在線檢測模塊。本實用新型通過合成爐高溫區(qū)段設置的鋼制水冷壁爐筒，合成段頂部和底部區(qū)段設置的石墨材質(zhì)爐筒，既克服了石墨爐筒強度低和使用溫度受限制的缺點，又克服了合成段頂部和底部容易腐蝕的缺點，使熱能得到充分利用；又通過設置的制酸自動控制裝置，有效的保證氯化氫產(chǎn)品的質(zhì)量。
【專利說明】具有制酸自動控制裝置的副產(chǎn)蒸汽氯化氫合成系統(tǒng)
【技術(shù)領域】
[0001]本實用新型涉及化工設備領域，特別涉及一種具有制酸自動控制裝置的副產(chǎn)蒸汽氯化氫合成系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]氯氣與氫氣反應生成氯化氫時伴隨釋放出大量反應熱:0.5H2+0.5C12 =HC1-22.063Kcal/mol,即每合成I千克氣態(tài)氯化氫放出605.1lKcal熱量，相當于0.95kg中壓蒸汽的熱焓。氯氣與氫氣在合成爐內(nèi)以燃燒形式反應生成氯化氫，火焰中心區(qū)溫度達到25000C以上，生成的氯化氫氣體溫度在2000°C以上，這些熱量相當可觀，完全可以用來副產(chǎn)蒸汽。
[0003]對于氯化氫合成中的熱能利用，國內(nèi)主要有二種方法。一種是使用鋼制水夾套氯化氫合成爐副產(chǎn)熱水。另一種是使用石墨制的氯化氫合成爐副產(chǎn)熱水或0.2?0.3Mpa壓力的蒸汽。
[0004]在實現(xiàn)本實用新型的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下問題:
[0005]鋼合成爐在爐頂部和底部容易受腐蝕，使用壽命短，副產(chǎn)的熱水應用范圍有限。
[0006]由于石墨是非金屬脆性材料，受強度和使用溫度的限制，在副產(chǎn)蒸汽時石墨爐筒作為產(chǎn)汽的受壓部件，安全上存在一定隱患。采用石墨制的氯化氫合成爐副產(chǎn)的熱水或低壓蒸汽應用范圍同樣有限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，本實用新型實施例提供了一種具有制酸自動控制裝置的副產(chǎn)蒸汽氯化氫合成系統(tǒng)。所述技術(shù)方案如下:
[0008]本實用新型實施例提供了一種具有制酸自動控制裝置的副產(chǎn)蒸汽氯化氫合成系統(tǒng)，所述具有制酸自動控制裝置的副產(chǎn)蒸汽氯化氫合成系統(tǒng)包括副產(chǎn)蒸汽氯化氫合成爐和與之連接的汽包；
[0009]所述具有制酸自動控制裝置的副產(chǎn)蒸汽氯化氫合成系統(tǒng)還包括氫氣氯氣自動配比控制裝置、與之信號連接的制酸自動控制裝置；
[0010]所述氫氣氯氣自動配比控制裝置具有氫氣和氯氣流量測量儀表，其分別設置于氫氣進氣口處和氯氣進氣口處；
[0011]所述制酸自動控制裝置設置于氯化氫氣體出口處，具有在線檢測模塊。
[0012]具體地，所述副產(chǎn)蒸汽氯化氫合成爐的主體結(jié)構(gòu)自下而上分為合成段、副產(chǎn)蒸汽段和冷卻段；
[0013]所述合成段具有石墨爐底，所述石墨爐底上設置有石墨爐筒和燈頭座，所述燈頭座連接有石英燈頭；
[0014]所述石墨爐底端部設置有鋼底座，所述石墨爐筒外周設置鋼外殼，所述鋼外殼與石墨爐底之間具有冷卻水道。[0015]具體地，所述副產(chǎn)蒸汽段包括水冷壁爐筒，所述水冷壁爐筒的上端部設置上端環(huán)形集水箱，所述水冷壁爐筒的下端部設置下端環(huán)形集水箱。
[0016]具體地，所述水冷壁爐筒為鋼制的水冷壁爐筒。
[0017]具體地，所述冷卻段的外部設置具有冷卻水通道的鋼外殼，所述冷卻段的內(nèi)部設
置石墨內(nèi)壁。
[0018]具體地，所述冷卻段具有過渡段，所述過渡段上方設置有塊孔式石墨換熱塊，所述過渡段一側(cè)設置有氯化氫氣體出口 ；
[0019]所述石墨換熱塊具有中間流道，所述石墨換熱塊上方設置有上封頭。
[0020]具體地，所述汽包為蒸汽發(fā)生分離裝置；
[0021]所述汽包一端設置有副產(chǎn)蒸汽輸出管，另一端設置有補充軟水管；
[0022]所述汽包通過上升管、下降管與所述水冷壁蒸汽發(fā)生段連接組成蒸汽發(fā)生系統(tǒng)。
[0023]本實用新型實施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是:
[0024]通過合成爐高溫區(qū)段設置的鋼制水冷壁爐筒，合成段頂部和底部區(qū)段設置的石墨材質(zhì)爐筒，既克服了石墨爐筒強度低和使用溫度受限制的缺點，又克服了合成段頂部和底部容易腐蝕的缺點，使熱能得到充分利用；又通過設置的制酸自動控制裝置，有效的保證氯化氫產(chǎn)品的質(zhì)量。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]為了更清楚地說明本實用新型實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0026]圖1是本實用新型實施例提供的具有制酸自動控制裝置的副產(chǎn)蒸汽氯化氫合成系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖2是本實用新型實施例提供的制酸自動控制裝置的原理圖。
【具體實施方式】
[0028]為使本實用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本實用新型實施方式作進一步地詳細描述。
[0029]本實用新型實施例提供了一種具有制酸自動控制裝置的副產(chǎn)蒸汽氯化氫合成系統(tǒng)，參見圖1、圖2，所述具有制酸自動控制裝置的副產(chǎn)蒸汽氯化氫合成系統(tǒng)包括副產(chǎn)蒸汽氯化氫合成爐1、汽包2、氫氣氯氣自動配比控制裝置3、制酸自動控制裝置4。
[0030]具體地，副產(chǎn)蒸汽氯化氫合成爐I的主體結(jié)構(gòu)自下而上分為合成段11、副產(chǎn)蒸汽段12、冷卻段13 ;合成段11的上方設置有副產(chǎn)蒸汽段12，副產(chǎn)蒸汽段12的上方設置有冷卻段13 ;副產(chǎn)蒸汽段12與汽包2組成蒸汽發(fā)生系統(tǒng)。
[0031]具體地，合成段11有石墨爐底111，石墨爐底111上設置有石墨爐筒112，石墨爐底111底部設置有燈頭座113，燈頭座113連接有石英燈頭114，石墨爐底111端部設置有鋼底座115，石墨爐筒112外周設置有鋼外殼116，鋼外殼116與石墨爐底111之間具有冷卻水道。[0032]其中，在合成段11內(nèi)設置石墨爐底111、石墨爐筒112，使得副產(chǎn)蒸汽鹽酸合成爐I的底部不易被氯化氫腐蝕。
[0033]具體地，副產(chǎn)蒸汽段12包括水冷壁爐筒121，水冷壁爐筒121為鋼制的水冷壁爐筒，水冷壁爐筒121的上端部設置上端環(huán)形集水箱122，水冷壁爐筒121的下端部設置下端環(huán)形集水箱123 ;副產(chǎn)蒸汽段12具有鋼制水冷壁爐筒121，其結(jié)構(gòu)是由鰭片鍋爐鋼管焊接成的封閉圓筒，水冷壁爐筒鋼管內(nèi)軟水吸收氯化氫氣體的反應熱后上升，經(jīng)上端環(huán)形集水箱122匯集進入汽包2，部分水汽化成蒸汽產(chǎn)出，部分水與下端環(huán)形集水箱123 —起循環(huán)回流。
[0034]具體地，冷卻段13包括過渡段131，過渡段131上方設置有塊孔式石墨換熱塊132，塊孔式石墨換熱塊132具有中間流道130 ;過渡段131 —側(cè)設置有氯化氫氣體出口133，石墨換熱塊132上方設置有上封頭134，冷卻段13的外部設置具有冷卻水通道的鋼外殼135,氯化氫冷卻段13的內(nèi)部設置石墨內(nèi)壁136。
[0035]其中，在冷卻段13內(nèi)設置石墨內(nèi)壁136，使得副產(chǎn)蒸汽氯化氫合成爐I的頂部不易被氯化氫腐蝕。
[0036]具體地，汽包2為蒸汽發(fā)生分離裝置，由鋼制的水冷壁爐筒121過來的過熱水在汽包內(nèi)閃蒸出蒸汽輸出。汽包2通過上升管124、下降管125與副產(chǎn)蒸汽段12連接組成蒸汽發(fā)生系統(tǒng)。汽包2 —端設置有副產(chǎn)蒸汽輸出管21，另一端設置有補充軟水管22。
[0037]具體地，氫氣氯氣自動配比控制裝置3具有氫氣和氯氣流量測量儀表31，其分別設置于氫氣進氣口處和氯氣進氣口處，分別對氫氣和氯氣流量進行測量。根據(jù)生產(chǎn)控制中HCL的純度分析來設定氫氣和氯氣適合的比值，該裝置可以通過精確的氫氣和氯氣流量測量儀表31對氫氣和氯氣流量進行測量，在通過氫氣氯氣自動配比控制裝置3的調(diào)節(jié)實現(xiàn)氫氣與氯氣的自動配比控制。若生產(chǎn)中氫氣、氯氣的純度發(fā)生較大的變動時，則可通過修正氫氣與氯氣的比值來保證自動控制的穩(wěn)定可靠。
[0038]具體地，制酸自動控制裝置4設置于氯化氫氣體出口 133處，具有在線檢測模塊41，可通過在線檢測模塊41在線檢測鹽酸濃度和進吸收水流量，再自動配比來控制鹽酸產(chǎn)品的濃度。另外可以通過在線檢測模塊41對鹽酸中游離氯的在線檢測，實現(xiàn)對制酸時氯氣和氫氣的配比情況的實時監(jiān)控，并信號反饋給與之信號連接的氫氣氯氣自動配比控制裝置3進一步進行調(diào)節(jié)。
[0039]本實用新型實施例提供的一種具有預熱器的副產(chǎn)蒸汽氯化氫合成系統(tǒng)的工作過程是:由緩沖罐來的氯氣、氫氣經(jīng)燈頭座113進入爐內(nèi)，在石英燈頭114上燃燒合成氯化氫氣體，氯化氫氣體向上進入蒸汽發(fā)生段12的爐腔120內(nèi)；氯化氫氣體的熱量傳遞給水冷壁爐筒121內(nèi)的軟水，軟水吸收氯化氫氣體的反應熱后上升，經(jīng)上端環(huán)形集水箱122會集通過上升管124進入汽包2，部分水汽化成蒸汽經(jīng)副產(chǎn)蒸汽輸出管21產(chǎn)出，其它軟水通過下降管125進入水冷壁爐筒下端環(huán)形集水箱123，再次進入水冷壁爐筒鋼管內(nèi)，軟水在汽包與蒸汽發(fā)生段之間依靠密度差不斷完成自循環(huán)；循環(huán)軟水在吸收熱量產(chǎn)生蒸汽的同時，也將高溫氯化氫氣體冷卻下來。經(jīng)初步冷卻的氯化氫氣體進一步向上通過中間流道130進入氯化氫氣冷卻段13，上升到頂部上封頭134后再折返向下，通過石墨換熱塊132縱向孔與石墨換熱塊132橫向孔內(nèi)冷卻水換熱冷卻，到達過渡段131后側(cè)向經(jīng)氯化氫氣體出口 133輸出，冷卻后的氯化氫氣體溫度可以達到40°C以下，可以直接供后續(xù)使用。
[0040]本實用新型實施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是:[0041]①熱能利用率高。每合成It氯化氫氣體可副產(chǎn)中壓蒸汽0.6?0.7t。以生產(chǎn)120t/d高純鹽酸為例，鹽酸合成系統(tǒng)裝置滿負荷生產(chǎn)時日產(chǎn)蒸汽約24噸，蒸汽單價以150.00元/噸計，年開車330天，年創(chuàng)效益約118萬元；以生產(chǎn)160t/d氯化氫為例，氯化氫合成系統(tǒng)裝置滿負荷生產(chǎn)時日產(chǎn)蒸汽約104噸，蒸汽單價以150.00元/噸計，年開車330天，年創(chuàng)效益約514.8萬元。
[0042]②由于氯化氫合成放熱大部分用來發(fā)生蒸汽，與常規(guī)爐型相比，循環(huán)冷卻水用量大幅減少。以160t/d氯化氫合成爐來計算，每小時產(chǎn)出的熱量為4.026X106kcal/h，這部分熱量68%左右以副產(chǎn)蒸汽的形式帶走，若以循環(huán)冷卻水的方式移熱，則需消耗458t/h的冷卻水量(循環(huán)冷卻水溫升按6°C計)，按一般循環(huán)水裝置配置需約SOkW動力電，電價按
0.5元/度計，每年可節(jié)約動力電費用約31.6萬元。
[0043]③氯化氫合成系統(tǒng)副產(chǎn)的中、低壓蒸汽可直接并入中、低壓蒸汽管網(wǎng)，而副產(chǎn)
0.2?0.3MPa蒸汽的合成爐，需要建立單獨的蒸汽用戶網(wǎng)。本方案可以節(jié)省建立單獨蒸汽管網(wǎng)的投資。
[0044]本實用新型實施例提供的一種具有制酸自動控制裝置的副產(chǎn)蒸汽氯化氫合成系統(tǒng)，通過合成爐高溫區(qū)段設置的鋼制水冷壁爐筒，合成段頂部和底部區(qū)段設置的石墨材質(zhì)爐筒，既克服了石墨爐筒強度低和使用溫度受限制的缺點，又克服了合成段頂部和底部容易腐蝕的缺點，從而使氯化氫合成的熱能利用率提高到70%，副產(chǎn)蒸汽壓力可在0.8?
1.4MPa間調(diào)節(jié)，副產(chǎn)蒸汽使用壓力可在0.2?1.4MPa間調(diào)節(jié)，可并入中、低壓蒸汽網(wǎng)使用，使熱能得到充分利用；又通過設置的制酸自動控制裝置，有效的保證氯化氫產(chǎn)品的質(zhì)量。
[0045]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種具有制酸自動控制裝置的副產(chǎn)蒸汽氯化氫合成系統(tǒng)，所述具有制酸自動控制裝置的副產(chǎn)蒸汽氯化氫合成系統(tǒng)包括副產(chǎn)蒸汽氯化氫合成爐和與之連接的汽包；其特征在于， 所述具有制酸自動控制裝置的副產(chǎn)蒸汽氯化氫合成系統(tǒng)還包括氫氣氯氣自動配比控制裝置、與之信號連接的制酸自動控制裝置； 所述氫氣氯氣自動配比控制裝置具有氫氣和氯氣流量測量儀表，其分別設置于氫氣進氣口處和氯氣進氣口處； 所述制酸自動控制裝置設置于氯化氫氣體出口處，具有在線檢測模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有制酸自動控制裝置的副產(chǎn)蒸汽氯化氫合成系統(tǒng)，其特征在于， 所述副產(chǎn)蒸汽氯化氫合成爐的主體結(jié)構(gòu)自下而上分為合成段、副產(chǎn)蒸汽段和冷卻段； 所述合成段具有石墨爐底，所述石墨爐底上設置有石墨爐筒和燈頭座，所述燈頭座連接有石英燈頭； 所述石墨爐底端部設置有鋼底座，所述石墨爐筒外周設置鋼外殼，所述鋼外殼與石墨爐底之間具有冷卻水道。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有制酸自動控制裝置的副產(chǎn)蒸汽氯化氫合成系統(tǒng)，其特征在于，所述副產(chǎn)蒸汽段包括水冷壁爐筒，所述水冷壁爐筒的上端部設置上端環(huán)形集水箱，所述水冷壁爐筒的下端部設置下端環(huán)形集水箱。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有制酸自動控制裝置的副產(chǎn)蒸汽氯化氫合成系統(tǒng)，其特征在于，所述水冷壁爐筒為鋼制的水冷壁爐筒。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有制酸自動控制裝置的副產(chǎn)蒸汽氯化氫合成系統(tǒng)，其特征在于，所述冷卻段的外部設置具有冷卻水通道的鋼外殼，所述冷卻段的內(nèi)部設置石墨內(nèi)壁。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或5所述的具有制酸自動控制裝置的副產(chǎn)蒸汽氯化氫合成系統(tǒng)，其特征在于， 所述冷卻段具有過渡段，所述過渡段上方設置有塊孔式石墨換熱塊，所述過渡段一側(cè)設置有氯化氫氣體出口 ； 所述石墨換熱塊具有中間流道，所述石墨換熱塊上方設置有上封頭。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有制酸自動控制裝置的副產(chǎn)蒸汽氯化氫合成系統(tǒng)，其特征在于， 所述汽包為蒸汽發(fā)生分離裝置； 所述汽包一端設置有副產(chǎn)蒸汽輸出管，另一端設置有補充軟水管； 所述汽包通過上升管、下降管與水冷壁蒸汽發(fā)生段連接組成蒸汽發(fā)生系統(tǒng)。
【文檔編號】C01B7/01GK203392843SQ201320320145
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年6月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月5日
【發(fā)明者】單玉樓, 黃宜勇 申請人:東臺市通港石墨設備有限公司