一種冷卻冷凝器的制造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種冷卻冷凝器，所述冷卻冷凝器為立式結構，從上至下依次包括上換熱段、下換熱段和氣液分離段；所述上換熱段和下換熱段采用的換熱器均為管殼式換熱器，且上換熱段的換熱管所用材質為鈦，下換熱段的換熱管所用材質為不銹鋼；所述冷卻冷凝器的頂部設置有噴嘴；該設備具有占地面積小，設備壽命長，冷卻效果好的優點，具有很好的經濟價值。
【專利說明】一種冷卻冷凝器
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于稀硝酸生產設備【技術領域】，尤其是涉及一種冷卻冷凝器。
【背景技術】
[0002]稀硝酸的生產工藝方法包括雙加壓法工藝和全高壓法工藝，一般包括如下步驟，氨空混合氣在鉬網上進行氨的氧化反應，反應后生成NOX氣體，經過一系列工藝回收熱量后，經過冷卻冷凝器(在雙加壓法中別名為“低壓反應水冷凝器”，在全高壓法工藝中別名為“快冷器”)，使氣體溫度降至45°C，并生成一定數量的稀硝酸；然后酸-氣混合物進入氧化氮分離器將稀硝酸進行分離，用泵將稀硝酸送入吸收塔相應塔板；NOX氣體與來自漂白塔的二次空氣混合后，送入壓縮機進行加壓，經尾氣預熱器、水冷器冷卻后，進入吸收塔底部，NOX在塔中被水吸收生產硝酸。從塔底出來的60%硝酸經漂白塔吹出溶解的NOX氣體后，經酸冷器送至成品酸貯槽。
[0003]目前國內的生產裝置運行都存在如下幾個問題:
[0004]1、冷卻冷凝器的換熱管一般采用不銹鋼304L，由于NOX氣體在冷卻過程中開始生成高溫冷凝酸的溫度超出不銹鋼304L的最佳使用條件，換熱管存在著腐蝕嚴重的問題，因此設備壽命普遍較短；嚴重的，設備會因為換熱管腐蝕而發生泄漏；
[0005]2、現有設備一般采用冷卻冷凝器和氧化氮分離器分開布置的設計，且冷卻冷凝器采用臥式結構，占地面積大；
[0006]3、現有技術中洗滌銨鹽一般采用噴水的方式，這樣就降低了成品稀硝酸的濃度，存在著廣品不合格的隱患。
【發明內容】
[0007]本實用新型要解決的問題是針對上述存在的不足，提供一種冷卻冷凝器，能夠有效解決設備腐蝕、占地面積大等問題，尤其適用于稀硝酸的生產【技術領域】。
[0008]為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案是:
[0009]一種冷卻冷凝器，所述冷卻冷凝器為立式結構，從上至下依次包括上換熱段、下換熱段和氣液分離段；所述上換熱段和下換熱段采用的換熱器均為管殼式換熱器，且上換熱段的換熱管所用材質為鈦，下換熱段的換熱管所用材質為不銹鋼；所述冷卻冷凝器的頂部設置有噴嘴。
[0010]優選的，所述上換熱段和下換熱段的換熱器殼體的內部分別安裝有一導流筒。
[0011]更優選的，所述導流筒的頂部為錐形結構。
[0012]優選的，所述上換熱段和下換熱段上分別設置有冷卻水通道，且下換熱段的冷卻水出口與上換熱段的冷卻水進口相連通，使得冷卻水先經過下換熱段，再經過上換熱段。
[0013]優選的，所述氣液分離段的內部安裝有不銹鋼折板式氣液分離元件，液滴分離精度為5 μ m。
[0014]優選的，所述鈦為TA2，不銹鋼為304L。[0015]本實用新型具有的優點和積極效果是:該冷卻冷凝器采用立式結構，并且將傳統的冷凝器與氧化氮分離器設置在同一冷卻冷凝器中，能夠有效節約占地面積，同時立式布局也有利于換熱管內液體的排出；上換熱段的換熱管采用鈦材，能夠耐高溫和耐冷凝酸的腐蝕，延長設備的使用壽命；設備頂部設置有噴嘴，用于噴淋稀硝酸，在裝置啟動初期用稀硝酸進行銨鹽的洗滌，同時不影響生成的稀硝酸的濃度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1是給冷卻冷凝器的結構示意圖。
[0017]圖中:1.氧化氮氣體進口；2.進氣室；3.排氣口 ；4.上換熱段導流筒錐體；5.上換熱段冷卻水出口 ；6.上換熱段；7.下換熱段導流筒錐體；8.下換熱段；9.溫度計口 ；10.氣液分離元件；11.二次空氣入口 ；12.稀硝酸入口 ；13.液位計接口 ；14.液位計接口 ；15.稀酸出口 ；16.溫度計口 ；17.稀硝酸回流口 ；18.氣液分離段；19.噴淋口 ；20.氧化氮氣體出口 ；21.壓力表口 ；22.排凈口 ；23.下換熱段冷卻水進口 ；24.下換熱段冷卻水出口 ；25.排氣口 ；26.溫度計口 ；27.排凈口 ；28.上換熱段冷卻水進口 ；29.溫度計口 ；30.噴嘴。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖對本實用新型的具體實施例做詳細說明。
[0019]本實用新型提供了一種冷卻冷凝器，尤其適合應用于稀硝酸的生產【技術領域】，用于對氧化氮氣體進行冷卻并進一步進行氣液分離。
[0020]從圖1可以看出，該冷卻冷凝器采用立式布局，從上至下依次包括氧化氮氣體進口 1，進氣室2，上換熱段6，下換熱段8以及氣液分離段18等主要結構。
[0021]換熱段分為兩段，分別為上換熱段6和下換熱段8，二者之間設置有一中空的短節過度，為本領域的常規設計，在此不做贅述。上換熱段6處于氣相高溫區，換熱管長度為3m，下換熱段8處于氣相低溫區,換熱管長度為6m。其中上換熱段6和下換熱段8均為管殼式換熱器，且上換熱段6的換熱管采用鈦材，優選為TA2型號的鈦；下換熱段8的換熱管采用不銹鋼材質，優選為不銹鋼304L。鈦材具有耐高溫耐腐蝕的優良性能，上換熱段6將進入冷卻冷凝器內的氧化氮氣體的溫度冷卻至70°C以下，然后進入下換熱段8，不銹鋼304L在該溫度下具有良好的耐腐蝕效果，因此下換熱段8的不銹鋼換熱管可以保證有較長的使用壽命O
[0022]本實用新型采用帶有圓環式折流板的管殼式換熱器，并在換熱器殼體的內部設置有內導流筒。現有技術中，外殼體的端部一般采用錐殼式結構與管板進行連接，此種設計有利于減小管板的直徑，降低設備的造價，但是存在的問題是:錐殼式結構能夠限制內導流筒的長度，從而使得殼程流體在管板附近的流速很低，不利于換熱的進行。為了解決上述問題，在一種具體的實施方式中，將內導流筒的頂部設計成為錐形結構(詳見圖1中上換熱段導流筒錐體4和下換熱段導流筒錐體7)，并將內導流筒伸入到錐殼的內部，如此能夠很好的利用設備內部的空間，很好的提高冷卻水的局部流動速度，強化冷卻水對管板的冷卻效果O
[0023]在一種具體的實施方式中，上換熱段6和下換熱段8的冷卻水管路采用串聯布置，也就是說下換熱段冷卻水出口 24與上換熱段冷卻水進口 28相連通，如此，冷卻水先經過下換熱段8，再經過上換熱段6，既能保證良好的冷卻效果又能節約用水。
[0024]在一種具體的實施方式中，氣液分離段18采用不銹鋼折板式分離元件，阻力小，使用壽命長，液滴分離精度為5 μ m。氣液分離段18設置在整個冷卻冷凝器的內部，起到了常規的氧化氮分離器的作用，達到一臺設備多用的目的，減少了稀硝酸裝置的設備數量，占地面積小，同時整個裝置在布局上也更加的緊湊。
[0025]由于稀硝酸裝置啟動初期氧化爐內反應溫度較低，導致氨與空氣反應不完全，會有少量的氨隨氧化氮氣體進入后續工序，其中的大部分氨會以銨鹽(亞硝酸銨、硝酸銨)的形式在冷卻冷凝器處析出，并進入冷凝的稀硝酸中。銨鹽具有一定的危險性，因此裝置啟動時必須控制銨鹽的生成盡量少，并防止銨鹽在設備內集聚。所以，在一種具體的實施方式中，設備的頂部設置有噴嘴30，噴嘴30的用途是噴灑稀硝酸，在設備啟動初期，用噴嘴30噴灑的稀硝酸進行銨鹽的洗滌。與現有工藝中噴灑純水相比，該種方式不僅能夠洗滌銨鹽，還能夠不影響后續制備得到的稀硝酸的濃度。
[0026]另外，氣液分離元件10需要定期通過噴淋口 19噴淋稀硝酸進行沖洗，防止銨鹽集聚。
[0027]該冷卻冷凝器的工作過程為:來自工藝系統的高溫氧化氮氣體首先經氧化氮氣體進口 I進入進氣室2，然后進入上換熱段6管內，與管外的冷卻水間接換熱，溫度逐漸降低，并生成冷凝酸；
[0028]經上換熱段6換熱后的氧化氮氣體和冷凝酸溫度降至70°C以下，然后進入下換熱段8管內與管外的冷卻水間接換熱，溫度繼續降低，出下換熱段8時溫度降至45°C以下；
[0029]氧化氮氣體和冷凝酸經氣液分離元件10的分離作用，冷凝酸落到設備底部，從稀酸出口 15流出設備；氧化氮氣體從氧化氮氣體出口 20流出設備；
[0030]來自外界的冷卻水首先經下換熱段冷卻水進口 23進入下換熱段8的殼程，從下換熱段冷卻水出口 24出來后，再經上換熱段冷卻水進口 28進入上換熱段6的殼程，從上換熱段冷卻水出口 5出設備后去外界冷卻水管網。
[0031]另外，如圖1所示，設備下部另外設置有一些管口，由于其不是本申請論述的重點，簡要介紹其用途如下:二次空氣入口 11用于將來自成品酸漂白系統的二次空氣導入設備內，與氧化氮氣體混合；稀硝酸入口 12用于收集氧化氮壓縮機的排酸；稀硝酸回流口17用于穩定設備內的液位。此外，設置的溫度計口，如溫度計口 9，16，26，29主要用于插入溫度計測定相應位置的氣體或液體溫度；壓力表口 21，用于安裝壓力表測量相應位置的壓力；液位計接口 13和14用于接入液位計進行液位測量；排氣口 3，排凈口 22，排氣口 25，排凈口 27均為本領域慣常設計。
[0032]以上對本實用新型的一個實施例進行了詳細說明，但所述內容僅為本實用新型的較佳實施例，不能被認為用于限定本實用新型的實施范圍。凡依本實用新型申請范圍所作的均等變化與改進等，均應仍歸屬于本實用新型的專利涵蓋范圍之內。
【權利要求】
1.一種冷卻冷凝器，其特征在于:所述冷卻冷凝器為立式結構，從上至下依次包括上換熱段、下換熱段和氣液分離段；所述上換熱段和下換熱段采用的換熱器均為管殼式換熱器，且上換熱段的換熱管所用材質為鈦，下換熱段的換熱管所用材質為不銹鋼；所述冷卻冷凝器的頂部設置有噴嘴。
2.根據權利要求1所述的冷卻冷凝器，其特征在于:所述上換熱段和下換熱段的換熱器殼體的內部分別安裝有一導流筒。
3.根據權利要求2所述的冷卻冷凝器，其特征在于:所述導流筒的頂部為錐形結構。
4.根據權利要求1-3任一所述的冷卻冷凝器，其特征在于:所述上換熱段和下換熱段上分別設置有冷卻水通道，且下換熱段的冷卻水出口與上換熱段的冷卻水進口相連通，使得冷卻水先經過下換熱段，再經過上換熱段。
5.根據權利要求4所述的冷卻冷凝器，其特征在于:所述氣液分離段的內部安裝有不銹鋼折板式氣液分離元件，液滴分離精度為5 μ m。
6.根據權利要求5所述的冷卻冷凝器，其特征在于:所述鈦為TA2，不銹鋼為304L。
【文檔編號】F28F21/08GK203785481SQ201420199408
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年4月22日 優先權日:2014年4月22日
【發明者】景雙伍, 柴向陽, 趙瑞生, 劉振路, 李姣姣 申請人:天津華景化工新技術開發有限公司