CN205590284U - 一种抗腐蚀能力较强的余热回收型氯化氢合成炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种抗腐蚀能力较强的余热回收型氯化氢合成炉，包括有炉底，炉底内设有石墨炉胆，石墨炉胆上连接有氯气入口，氯气入口上连接有氢气入口；炉底的上方连接有炉膛，炉膛包括有上集水箱，上集水箱上设有蒸汽出口A，蒸汽出口A一端连接有闪蒸罐，闪蒸罐的顶部设有蒸汽出口B，闪蒸罐的底部设有冷却水入口D；所述上集水箱的下方设有下集水箱，下集水箱上设有冷却水入口A，冷却水入口A与所述闪蒸罐连接，下集水箱与上集水箱之间经若干换热竖管连接；所述炉膛的上方连接有石墨换热器。本实用新型具有可回收合成产生的热量、且产生的蒸汽压较大，防腐蚀能力较强，使用寿命长，合成氯化氢气体纯度高，冷却效果好，组装方便的有益效果。

Description

一种抗腐蚀能力较强的余热回收型氯化氢合成炉

技术领域

本实用新型涉及一种氯化氢合成炉，特别是一种抗腐蚀能力较强的余热回收型氯化氢合成炉。

背景技术

氯化氢合成炉的发展经历了 3 个重要过程，第一个过程为钢制合成炉阶段，整个炉膛为钢制结构，炉膛外面加装了钢制水夹套，氯气和氢气在钢制炉膛内合成氯化氢气体： H2+Cl2=2HCL+184.6kj/mol ，燃烧合成产生的大量热能由冷却水带走，经凉水塔冷风机冷却后把热量排向空中，冷却水降温后重新回到钢制夹套，完成冷却水往复循环，但是钢制合成炉反应产生大量的铁离子，影响盐酸及 PVC 的质量，以及腐蚀严重、寿命较短。第二个过程为二合一石墨合成阶段，该阶段初期的石墨合成炉和钢制炉的结构相似，只是钢制炉胆改成了石墨结构，石墨炉胆外层加装了钢制水夹套，利用夹套的水来冷却石墨炉胆，确保石墨炉胆的安全运行，此时，氯化氢合成时产生的大量热量仍是排向空中，未能回收利用，但是由于石墨的耐腐蚀性以及对氯、氢原料气体的含水率要求不严，合成的氯化氢气体纯度高，炉子的使用寿命长，所以有些石墨炉一直沿用至今；第三个过程是在第二个过程的基础上进行了改进，把循环冷却水温提高，在闪蒸罐中副产出蒸汽，回收大部分合成炉反应时产生的热能。但是因为石墨炉胆脆性大，抗拉、抗弯强度较低，所产出的蒸汽压力只能控制在 0.4MPa 以下，并接入专门配接的低压蒸汽管网，而不能接入工厂的蒸汽总管。另外，研究表明氯化氢气体在低于 108 ℃时，会形成冷凝酸，对钢制设备造成腐蚀，同时合成气体中残留的 Cl ₂ 会与铁产生化学反应，当氯化氢气体的温度高于 300 ℃时，反应速率会明显加快，对设备造成严重腐蚀。

发明内容

本实用新型的目的在于，提供一种抗腐蚀能力较强的余热回收型氯化氢合成炉。本实用新型具有可回收合成产生的热量、且产生的蒸汽压较大，防腐蚀能力较强的特点，同时还具有使用寿命长，合成氯化氢气体纯度高，冷却效果好的特点，此外，本实用新型还具有组装方便的特点。

本实用新型的技术方案：一种抗腐蚀能力较强的余热回收型氯化氢合成炉，包括有炉底，炉底内设有石墨炉胆，石墨炉胆上连接有氯气入口，氯气入口上连接有氢气入口；炉底的上方连接有炉膛，炉膛包括有上集水箱，上集水箱上设有蒸汽出口 A ，蒸汽出口 A 经连接导管 A 连接有闪蒸罐，闪蒸罐的顶部设有蒸汽出口 B ，闪蒸罐的底部设有冷却水入口 D ；所述上集水箱的下方设有下集水箱，下集水箱上设有冷却水入口 A ，冷却水入口 A 经连接导管 B 与所述闪蒸罐的底部连接，下集水箱与上集水箱之间经若干换热竖管连接；所述炉膛的上方连接有石墨换热器。

前述的抗腐蚀能力较强的余热回收型氯化氢合成炉，所述石墨炉胆外设有炉底冷却钢套，炉底冷却钢套上设有冷却水入口 B 和冷却水出口 B 。

前述的抗腐蚀能力较强的余热回收型氯化氢合成炉，所述石墨换热器包括有换热器冷却钢套，换热器冷却钢套上设有冷却水入口 C 和冷却水出口 C ，换热器冷却钢套内设有块孔式石墨换热块，换热器冷却钢套外壁的下方设有合成气出口。

前述的抗腐蚀能力较强的余热回收型氯化氢合成炉，所述上集水箱、下集水箱和换热竖管均为钢制，相邻换热竖管之间经密封钢条隔开。

前述的抗腐蚀能力较强的余热回收型氯化氢合成炉，所述炉底与炉膛之间以及炉膛与石墨换热器之间分别经连接法兰连接。

本实用新型的有益效果：本实用新型的炉膛是经上集水箱、下集水箱以及连接在上集水箱和下集水箱之间的换热竖管围成，纯水从冷却水入口进入下集水箱，然后经换热竖管吸热后形成蒸汽和高温水并进入上集水箱，依靠热动力循环流入闪蒸罐，在闪蒸罐中分离出蒸汽，从蒸汽出口流出，对蒸汽再利用后即可实现热量的回收利用，同时，其形成封闭独立的换热结构，由于采用的是若干钢制换热竖管并列，与在石墨炉胆外设置换热夹套相比，其具有更高的抗拉、抗弯强度，所以，本实用新型在保证设备运行安全的情况下，能产出更高蒸汽压的蒸汽，可直接接入工厂蒸汽总管。

经实践证明：使用本实用新型后，在保证设备运行安全的情况下，可产出 0.8-1.2MPa 蒸汽压的蒸汽。

同时，通过在冷却水入口 A 和蒸汽出口 A 上连接闪蒸罐，蒸汽进入闪蒸罐以后部分蒸汽降温形成含有一定热量的液态水，该液态水与经冷却水入口 D 流入的闪蒸罐的冷却水混合后流入下集水箱中，通过控制流入下水箱内的冷却水的温度，使其保持在 108-200 之间（通常在 180 ℃左右），此时换热竖管外表面的温度约在 250 ℃左右，远高于 108 ℃，同时也远低于 300 ℃，降低了高温和低温对设备造成的腐蚀程度，提高了本实用新型的抗腐蚀性能，将设备的使用寿命延长了至少 3-5 年。

另外，本实用新型通过将合成炉设置为炉底、炉膛和换热器三段，炉底内设置石墨炉胆，氯气和氢气在石墨炉胆内燃烧，燃烧形成的氯化氢气体后再进入炉膛内与换热竖管内的冷却水发生热交换，避免了氯气和氢气直接在炉膛内燃烧对炉膛造成腐蚀和烧伤，提高了本实用新型的抗腐蚀能力和使用寿命，且由于石墨炉胆的耐腐蚀性以及对氯、氢原料气体的含水率要求不严，合成的氯化氢气体纯度高；同时通过在炉膛的顶部再设置石墨换热器，进一步将合成气体的温度降低，提高了本实用新型的冷却效果。

此外，本实用新型通过在石墨炉胆外设置炉底冷却钢套，对石墨炉胆进行冷却，避免了高温对石墨炉胆造成破坏，进一步提高了本实用新型的使用寿命；同时，由于合成气体经炉膛冷却以后温度仍在 250 ℃左右，普通的换热器一是冷却效果差，二是耐高温能力差，因此，本实用新型通过将石墨换热器设置成具有换热器冷却钢套和块孔式石墨换热块的结构，块孔式石墨换热块的耐高温能力强，同时，换热器冷却钢套内通入冷却水以后冷却水在块孔式石墨换热块内流动与合成气交换热量，最终将合成气的热量降低至 40 ℃左右，因此，本实用新型具有良好的冷却效果和较长的使用寿命。

再者，由于本实用新型的上下集水箱和换热竖管均采用钢制，而钢制的炉膛内的氯化氢气体在温度低于 108 ℃以下时，会在钢制炉膛壁上形成氯化氢冷凝酸，腐蚀换热竖管，所以 32 ℃左右的纯水从闪蒸罐加入，与闪蒸罐内的 180 ℃高温水混合后形成 135 ℃ -165 ℃的热水，从下集水箱进入，避免了冷凝酸的形成。而由于冷却水从冷却水入口进入下集水箱后水温较低，如果换热竖管相互并列接触，势必会造成换热竖管下方的管与管相接触的地方温度较低而容易产生冷凝酸，因此，本实用新型通过利用密封钢条将换热竖管隔开，密封钢条能保持较高的温度，使与之相接触的换热竖管的接触的地方也能保持较高的温度，减少冷凝酸的形成，进一步增强了炉膛的抗腐蚀能力。

最后，本实用新型的炉底、炉膛以及炉顶（石墨换热器）之间分别经法兰连接，连接简便，安装快速。

综上所述，本实用新型具有可回收合成产生的热量、且产生的蒸汽压较大，防腐蚀能力较强的有益效果，同时还具有使用寿命长，合成氯化氢气体纯度高，冷却效果好的有益效果，此外，本实用新型还具有组装方便的有益效果。

附图说明

附图 1 为本实用新型的结构示意图；

附图 2 为炉膛的结构示意图；

附图 3 为炉膛的横向截面图。

附图标记说明： 1- 上集水箱， 2- 下集水箱， 3- 换热竖管， 4- 蒸汽出口 A ， 5- 冷却水入口 A ， 6- 密封钢条， 7- 石墨炉胆， 8- 氯气入口， 9- 氢气入口， 10- 炉底冷却钢套， 11- 冷却水出口 B ， 12- 冷却水入口 B ， 13- 换热器冷却钢套， 14- 冷却水入口 C ， 15- 冷却水出口 C ， 16- 块孔式 石墨换热块， 17- 合成气出口， 18- 连接法兰， 19- 连接导管 A ， 20- 闪蒸罐， 21- 冷却水入口 D ， 22- 连接导管 B ， 23- 蒸汽出口 B 。

具体实施方式

本实用新型的实施例：一种抗腐蚀能力较强的余热回收型氯化氢合成炉，如附图 1-3 所示，包括有炉底，炉底内设有石墨炉胆 7 ，石墨炉胆 7 上连接有氯气入口 8 ，氯气入口 8 上连接有氢气入口 9 ；炉底的上方连接有炉膛，炉膛包括有上集水箱 1 ，上集水箱 1 上设有蒸汽出口 A4 ，蒸汽出口 A4 经连接导管 A19 连接有闪蒸罐 20 ，闪蒸罐 20 的顶部设有蒸汽出口 B23 ，闪蒸罐 20 的底部设有冷却水入口 D21 ；所述上集水箱 1 的下方设有下集水箱 2 ，下集水箱 2 上设有冷却水入口 A5 ，冷却水入口 A5 经连接导管 B22 与所述闪蒸罐 20 的底部连接，下集水箱 2 与上集水箱 1 之间经若干换热竖管 3 连接（换热竖管 3 的两端分别焊接在上集水箱 1 和下集水箱 2 上，并且上集水箱 1 、换热竖管 3 和下集水箱 2 处于导通状态）；所述炉膛的上方连接有石墨换热器。

所述石墨炉胆 7 外设有炉底冷却钢套 10 ，炉底冷却钢套 10 上设有冷却水入口 B12 和冷却水出口 B11 。

所述石墨换热器包括有换热器冷却钢套 13 ，换热器冷却钢套 13 上设有冷却水入口 C14 和冷却水出口 C15 ，换热器冷却钢套 13 内设有块孔式石墨换热块 16 ，换热器冷却钢套 13 外壁的下方设有合成气出口 17 。

所述上集水箱 1 、下集水箱 2 和换热竖管 3 均为钢制，相邻换热竖管 3 之间经密封钢条 6 隔开（密封钢条 6 和换热竖管 3 之间采用焊接方式连接）。

所述炉底与炉膛之间以及炉膛与石墨换热器之间分别经连接法兰 18 连接。

本实用新型的工作原理：氯气和氢气通过氯气入口 8 和氢气入口 9 通入石墨炉胆 7 内，并在石墨炉胆 7 内燃烧形成氯化氢气体，燃烧过程中，冷却水从冷却水入口 B12 流入炉底冷却钢套 10 内，对石墨炉胆 7 进行冷却，冷却水吸收热量后从冷却水出口 B 流出；燃烧产生的氯化氢气体进入炉膛内，此时冷却水从冷却水入口 A5 进入下集水箱 2 中，然后流经换热竖管 3 后进入上集水箱 1 内，冷却水在流经换热竖管 3 的时候与炉膛内的氯化氢气体发生热交换，吸收热量后形成水蒸气，并从蒸汽出口 A4 流出，经连接导管 A19 流入闪蒸罐 20 内，大部分蒸汽经蒸汽出口 B23 流入工厂的蒸汽总管 , 部分蒸汽冷却后形成具有一定热量的冷却水，该部分冷却水与经冷却水入口 D21 流入闪蒸罐 20 的冷却水混合并经连接导管 B22 流入下集水箱 2 内，由于该冷却水初始时边具有一定的温度，并通过控制该温度在 180 ℃左右，避免炉膛内的气体对换热竖管 3 造成高温腐蚀或低温腐蚀，冷却后的氯化氢气体进入石墨换热器内，并从块孔式石墨换热块 16 内的空隙中上升至换热器的顶部，然后向下回流至换热器的底部，从换热器冷却钢套 13 外壁下方的合成气出口 17 流出，与此同时，冷却水从冷却水入口 C14 流入石墨换热器内与氯化氢气体发生热交换，带走大量热量后从冷却水出口 C15 流出，而合成气体在上升和下降的过程中延长了气体在换热器内停留的时间，提高了换热效果。

Claims (5)

1. 一种抗腐蚀能力较强的余热回收型氯化氢合成炉，其特征在于：包括有炉底，炉底内设有石墨炉胆（7），石墨炉胆（7）上连接有氯气入口（8），氯气入口（8）上连接有氢气入口（9）；炉底的上方连接有炉膛，炉膛包括有上集水箱（1），上集水箱（1）上设有蒸汽出口A（4），蒸汽出口A（4）经连接导管A（19）连接有闪蒸罐（20），闪蒸罐（20）的顶部设有蒸汽出口B（23），闪蒸罐（20）的底部设有冷却水入口D（21）；所述上集水箱（1）的下方设有下集水箱（2），下集水箱（2）上设有冷却水入口A（5），冷却水入口A（5）经连接导管B（22）与所述闪蒸罐（20）的底部连接，下集水箱（2）与上集水箱（1）之间经若干换热竖管（3）连接；所述炉膛的上方连接有石墨换热器。

2.根据权利要求1所述的抗腐蚀能力较强的余热回收型氯化氢合成炉，其特征在于：所述石墨炉胆（7）外设有炉底冷却钢套（10），炉底冷却钢套（10）上设有冷却水入口B（12）和冷却水出口B（11）。

3.根据权利要求1所述的抗腐蚀能力较强的余热回收型氯化氢合成炉，其特征在于：所述石墨换热器包括有换热器冷却钢套（13），换热器冷却钢套（13）上设有冷却水入口C（14）和冷却水出口C（15），换热器冷却钢套（13）内设有块孔式石墨换热块（16），换热器冷却钢套（13）外壁的下方设有合成气出口（17）。

4.根据权利要求1所述的抗腐蚀能力较强的余热回收型氯化氢合成炉，其特征在于：所述上集水箱（1）、下集水箱（2）和换热竖管（3）均为钢制，相邻换热竖管（3）之间经密封钢条（6）隔开。

5.根据权利要求1所述的抗腐蚀能力较强的余热回收型氯化氢合成炉，其特征在于：所述炉底与炉膛之间以及炉膛与石墨换热器之间分别经连接法兰（18）连接。