ХОЛОДИЛЬНИК ТЕХНИЧЕСКОЙ СЕРНОЙ КИСЛОТЫ Российский патент 1998 года по МПК F28D7/06 F28F21/00 

Изобретение относится к химической промышленности, в частности к производству регенерации отработанных смесей азотной и серной кислот, а также к концентрированию серной кислоты. Кроме того, оно может быть использовано в металлургической промышленности для охлаждения агрессивных жидкостей и газов, в целлюлозно-бумажной промышленности.

Горячая кислота, вытекающая из концентрационного аппарата поступает на охлаждение в холодильник. Обычно для этих целей используют холодильник погружного типа [1]. Данный аппарат представляет собой прямоугольный резервуар из стального листа, внутри футерованный кислотоупорным материалом. Холодильник разделен перегородками из кислотоупорного кирпича на секции. Внутри корпуса установлены охлаждающие элементы, выполненные из ферросилидовых труб, соединенных вверху чугунными калачами для перехода охлаждающей воды из одного элемента в другой.

Недостатками данной конструкции холодильника являются:
громоздкость аппарата из-за большого числа соединений охлаждающих элементов калачами; низкая надежность, вызванная тем, что каждая пара труб соединена двумя калачами; масса аппарата и его размеры определяются тяжелыми и крупногабаритными теплопередающими элементами, выполненными из ферросилида.

Аналогичная конструкция холодильника серной кислоты описана в прототипе [2].

Холодильник представляет собой цилиндрический корпус, снабженный крышкой, а теплоотводящие элементы собраны в отдельные секции и вода из общего коллектора параллельно распределяется по всем теплоотводящим элементам, откуда поступает в общий сливной коллектор и дальше идет на охлаждение. Теплоотводящие элементы выполнены из ферросилида и каждый элемент в секции соединен с другим с помощью калача.

Недостатками этой конструкции являются: значительный вес аппарата, сложность разборки и сборки секций в процессе ремонта, загрязнение кислоты механическими примесями при ее соприкосновении с бетонными стенками аппарата.

Задачей предлагаемого изобретения является снижение весогабаритных характеристик, повышение надежности и ремонтоспособности аппарата. Это достигается тем, что внутренняя полость корпуса, залитая футеровочным кислотоупорным материалом, разделена на отдельные камеры. Стенки выполнены из фторпластовых цилиндров. Футеровочный материал залит таким образом, что в нижней части образован канал, соединяющий между собой все камеры. В верхней части футеровочный кислотоупорный материал имеет сливной порог, выполненный на уровне отводящего патрубка, фторпластовые цилиндры в верхней части имеют продольные вырезы по высоте сливного порога. Внутри камер размещены теплоотводящие элементы, изготовленные из U-образных фторпластовых трубок, собранных в пучок.

Для равномерного заполнения камер кислотой при ее подаче через верхний патрубок холодильник снабжен уравнительной трубкой, которая размещается между камерами и соединена с каналом и камерами.

Герметизация пакета теплопередающих трубок и трубной решетки с корпусом осуществляется с помощью промежуточной фторпластовой втулки и резинового уплотнительного кольца, устанавливаемого между прижимным фланцем и промежуточной втулкой.

На фиг. 1 представлен общий вид предлагаемого холодильника; на фиг. 2 - вид сверху на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 1.

Холодильник технической серной кислоты состоит из цилиндрического корпуса 1, изготовленного из стального листа. Внутри корпуса размещены фторпластовые цилиндры 2, имеющие в верней части продольные вырезы 3. Пространство корпуса между фторпластовыми цилиндрами залито футеровочным кислотоупорным материалом 4, в котором в нижней части образован канал 5, соединяющий между собой цилиндры 2, уравнительную трубу 6 и патрубок 7 подачи горячей кислоты. В верхней части выполнен сливной порог 8, расположенный на уровне отводящего патрубка 9. Теплопередающие элементы 10, изготовленные в виде трубного пучка из U-образных тонкостенных фторпластовых трубок размещены внутри цилиндров 2. Корпус 1 закрывается съемной крышкой 11. В крышке 11 выполнены кольцевые вырезы, в которых закреплены трубные решетки теплопередающих элементов. Кольцевые вырезы закрываются крышками 12. В крышках установлены патрубки 13 и 14 подачи отвода охлаждающей воды.

Для подачи кислоты сверху через уравнительную трубу в крышке предусмотрено отверстие, закрытое заглушкой 15.

Работа холодильника осуществляется следующим образом.

Концентрированная серная кислота с температурой 200-230^oC через патрубок 7 поступает в канал 5, а оттуда равномерно распределяется по цилиндрам 2. Кроме того, кислота заполняет пространство уравнительной трубы 6. Протекая по цилиндрам 2, кислота омывает трубный пучок теплопередающих элементов 10 и отдает теплоту охлаждающей воде, которая по патрубку 13 подается в трубки теплопередающих элементов. Так как кислота по цилиндрам 2 движется снизу вверх, а охлаждающая вода по теплопередающим трубкам движется сначала сверху вниз, а затем вверх на выход, то теплообмен между горячим и холодным теплоносителем осуществляется по принципу противотока и перекрестного тока. Это значительно интенсифицирует процесс охлаждения кислоты. Положительное влияние на теплообмен между кислотой и охлаждающей водой оказывает также турбулентный характер потока жидкости в межтрубном пространстве кольцевого канала.

Движущаяся по цилиндрам 2 кислота, отдавая теплоту воде, охлаждается и, достигая продольных вырезов 3, вытекает на сливной порог 8, расположенный на уровне отводящего патрубка 9. Охлажденная серная кислота поступает на склад хранения и далее в производство.

Второй вариант работы холодильника может быть осуществлен подачей горячей серной кислоты сверху в уравнительную трубу 6.

В данном случае вместо заглушки 14 на крышке 11 должен быть установлен подающий патрубок, а патрубок 7 должен быть заглушен.

Предложенная конструкция холодильника технической серной кислоты отличается от всех аналогичных аппаратов сравнительно небольшими конструктивными параметрами и относительно низким весом. В результате замены ферросилидовых теплопередающих элементов на фторпластовые холодильник приобретает высокую надежность.

Эксплуатация подобного аппарат на Казанском химзаводе им. Ленина показал, что в течение 3 лет холодильник не подвергался ни одному ремонту. Его обслуживание отличается простотой (промывка водой при технологических остановках производства).

Использование: в химической промышленности, в частности в производствах регенерации отработанных смесей азотной и серной кислот, а также к концентрированию серной кислоты, а также в металлургической промышленности для охлаждения агрессивных жидкостей и газов, в целлюлозно-бумажной промышленности. Сущность изобретения: в холодильнике внутренняя полость корпуса, футерованная бетоношамотной обмазкой, разделена на отдельные камеры. Стенки выполнены из фторпластовых цилиндров. Футерующий материал залит таким образом, что в нижней части холодильника образован канал, соединяющий между собой все камеры. В верхней части футеровка имеет сливной порог, выполненный на уровне отводящего патрубка, фторпластовые цилиндры в верхней части имеют продольные вырезы по высоте сливного порога. Внутри камер размещены теплоотводящие элементы, изготовленные из U-образных фторпластовых трубок, собранных в пучок. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Холодильник технической серной кислоты погружного типа, состоящий из стального футерованного корпуса, крышки и теплоотводящих элементов, собранных в секции и размещенных внутри аппарата, отличающийся тем, что внутренняя полость корпуса разделена на отдельные камеры, выполненные из фторпластовых цилиндров, имеющих в верхней части продольные вырезы, пространство между цилиндрами и корпусом заполнено футеровочным кислотоупорным материалом, в нижней части которого выполнен канал, соединяющий между собой камеры, в верхней части - сливной порог, расположенный под нижним краем продольных вырезов на уровне отводящего патрубка, при этом теплоотводящие элементы изготовлены из U-образных фторпластовых трубок. 2. Холодильник по п.1, отличающийся тем, что он снабжен уравнительной трубой, размещенной между камерами и соединенной с ними помощью канала.