阅读说明：本技术 一种试剂硫酸生产装置及其工艺 (Reagent sulfuric acid production device and process ) 是由 周建锋 颜志斌 欧阳兆辉 *** 万森博 陈杨 朱传胜 梅志举 于 2019-11-01 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种试剂硫酸生产装置及其工艺,该试剂硫酸生产装置包括；一吸收塔；一循环酸槽,其与所述吸收塔通过管道连接；和一高效换热器,其进酸接口与所述循环酸槽通过管道连接,出酸接口与所述吸收塔通过管道连接；其中,所有过流接触酸的设备管道内壁除所述高效换热器外均为氟塑料材质,所述吸收塔内填料为聚四氟乙烯料,所述高效换热器为板片式强耐腐金属换热器。本发明提供的试剂硫酸生产装置及其工艺,突破现有禁忌,开创用于试剂硫酸生产工艺里,产品合格、占地少、费用低、传热高、且耐压,是试剂硫酸生产工艺中传统氟塑料换热器的更新换代设备。(The invention discloses a reagent sulfuric acid production device and a process thereof, wherein the reagent sulfuric acid production device comprises a reaction tank; an absorption tower; the circulating acid tank is connected with the absorption tower through a pipeline; the acid inlet port of the high-efficiency heat exchanger is connected with the circulating acid tank through a pipeline, and the acid outlet port of the high-efficiency heat exchanger is connected with the absorption tower through a pipeline; the inner walls of the equipment pipelines which are in contact with acid by overflowing are made of fluoroplastic materials except the high-efficiency heat exchanger, the packing in the absorption tower is made of polytetrafluoroethylene materials, and the high-efficiency heat exchanger is a plate-type strong corrosion-resistant metal heat exchanger. The reagent sulfuric acid production device and the process thereof provided by the invention break through the existing contraindication, are originally used in the reagent sulfuric acid production process, have qualified products, small occupied area, low cost, high heat transfer and pressure resistance, and are updating equipment of the traditional fluoroplastic heat exchanger in the reagent sulfuric acid production process.)

一种试剂硫酸生产装置及其工艺

技术领域

本发明涉及工业生产试剂硫酸领域，尤其涉及一种使用高效换热器的试剂硫酸生产装置及其工艺。

背景技术

试剂硫酸产品生产要领是纯度，稍有污染和腐蚀就超标不合格，又是放热反应，必须移走热量，需要换热器，现有技术找不到合适的换热器，不得不采用传热系数很低的耐腐蚀塑料王聚四氟乙烯F4或塑料氟四六F46管壳式换热器，来对抗纯度苛刻的试剂硫酸换热腐蚀，并研究如何使传热系数小的塑料传热大点，又如何做成耐用的换热器，导致塑料聚四氟乙烯F4或F46管壳式换热器内部换热细丝管密密麻麻，并且仍不能满足换热，只有使用多台并联加串联增大面积达到冷却效果。因此所有试剂硫酸生产工艺的聚四氟换热器均庞大无比，年产万吨的就需要单台面积20m²的管壳式换热器20台，每台又有进出试剂硫酸和冷却水连接配管，其庞大占据一层楼房平台，且塑料不耐压，容易泄露。特别是四氟材料价格高，加上制作不容易，每台聚四氟乙烯F4或F46换热器价格不菲。价高、占地、不耐压易漏，传热系数太低，是现有工艺技术的无奈选择，也是上马试剂硫酸生产装置系统的拦路虎。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术中缺陷，提出一种使用高效换热器的试剂硫酸生产装置及其工艺。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的第一个方面是提供一种试剂硫酸生产装置，包括；

一吸收塔；

一循环酸槽，其与所述吸收塔通过管道连接；和

一高效换热器，其进酸接口与所述循环酸槽通过管道连接，出酸接口与所述吸收塔通过管道连接；

其中，所有过流接触酸的设备管道内壁除所述高效换热器外均为氟塑料材质，所述吸收塔内填料为聚四氟乙烯料，所述高效换热器为板片式强耐腐金属换热器。

进一步地，在所述的试剂硫酸生产装置上，所述板片式强耐腐金属换热器由两端压紧板、波纹换热板片、密封胶条、进酸接口、出酸接口，以及夹紧螺柱和螺帽、支柱、导杆、滚动机构组成，所述波纹换热板片和所述密封胶条均为若干个且相互之间呈间隔布置。

进一步地，在所述的试剂硫酸生产装置上，所述波纹换热板片材质为HastelloyC-276；所述密封胶条材质为氟橡胶F747。

进一步优选地，在所述的试剂硫酸生产装置上，所述波纹换热板片由若干带波纹的薄板片组成，板片间距5-7mm，板片厚0.5-0.6mm。

进一步优选地，在所述的试剂硫酸生产装置上，所述板片式强耐腐金属换热器上试剂酸过流部分均为耐腐HastelloyC-276和密封胶条F474，以及所述进酸接口和出酸接口处设有聚四氟乙烯或聚全氟乙烯F46材质的垫密封；所述波纹换热板片的水侧采用密封胶条F474密封。

进一步地，在所述的试剂硫酸生产装置上，所述板片式强耐腐金属换热器的面积根据厂家冷却水条件以每万吨/年产取10-20m²，

进一步地，在所述的试剂硫酸生产装置上，所述循环酸槽与所述吸收塔之间的管道装设有循环酸泵。

进一步优选地，在所述的试剂硫酸生产装置上，所述循环酸泵的下游管道上设有排酸管，所述排酸管设有球阀。

本发明的第二个方面是提供一种如上述所述装置的试剂硫酸生产工艺，包括如下步骤：

步骤1，启动循环酸泵，将循环酸槽的试剂硫酸母液输送至高效换热器进行降温处理；

步骤2，经高效换热器降温后的试剂硫酸母液进入吸收塔内吸收来自工艺气体的SO3，使试剂硫酸母液的浓度提高；

步骤3，浓度提高后的试剂硫酸母液再流回至循环酸槽，向循环酸槽内加入纯净水维持试剂硫酸母液浓度不变，当液位不断升高到一定高度后，采用循环泵打开排酸管阀去脱吸，留有基本母液继续生产循环。

进一步地，在所述的试剂硫酸生产工艺中，所有试剂硫酸母液过流接触的设备管道内壁除所述高效换热器外均为氟塑料材质。

进一步地，在所述的试剂硫酸生产工艺中，所述吸收塔内填料为聚四氟乙烯料。

进一步地，在所述的试剂硫酸生产工艺中，所述高效换热器为板片式强耐腐金属换热器。

本发明采用上述技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：

本发明提供的试剂硫酸生产装置，通过将所有过流接触酸的设备管道内壁除所述高效换热器外均为氟塑料材质，吸收塔内填料为聚四氟乙烯料，高效换热器为板片式强耐腐金属换热器，突破性地使用了金属作为换热器的生产工艺，有效解决了现有塑料换热器传热系数低、占地大、费用高、不耐压的诸多问题；且其高效换热器的换热面积不到现有技术的1/20，故设备很小，只需一台就够，大大简化了工艺装置数量，成为目前最先进的试剂硫酸生产工艺；综上，本发明的试剂硫酸生产装置和工艺，突破现有禁忌，开创用于试剂硫酸生产工艺里，产品合格、占地少、费用低、传热高、且耐压，是试剂硫酸生产工艺中传统氟塑料换热器的更新换代设备。

附图说明

图1为本发明一种试剂硫酸生产装置的整体结构示意图；

图2为本发明一种试剂硫酸生产装置中高效换热器的结构示意图；

其中，各附图标记为：

1-吸收塔，2-循环酸槽，3-循环酸泵，4-排酸管，5-高效换热器，51-压紧板，52-波纹换热板片，53-密封胶条，54-进酸接口，55-出酸接口，56-夹紧螺柱和螺帽，57-支柱，58-导杆，59-滚动机构。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明进行详细和具体的介绍，以使更好的理解本发明，但是下述实施例并不限制本发明范围。

实施例1

本实施例提供一种试剂硫酸生产装置，采用高效换热器市场上的波纹板片式换热器，其属于金属设备，金属设备是硫酸腐蚀性很强而纯度要求很高的试剂硫酸生产忌用设备，尤其铁离子化学纯级要低到0.0001％，分析纯级要低到≤0.00005％，本发明将此设备突破禁忌，开创用于试剂硫酸生产工艺里，产品合格、占地少、费用低、传热高、且耐压，是试剂硫酸生产工艺中传统氟塑料换热器的更新换代设备。

请参阅图1所示，具体地，该试剂硫酸生产装置，包括；一吸收塔1；一循环酸槽2，其与所述吸收塔1通过管道连接；和一个高效换热器5，其进酸接口与所述循环酸槽2通过管道连接，出酸接口与所述吸收塔1通过管道连接；其中，所有过流接触酸的设备管道内壁除所述高效换热器5外均为氟塑料材质，所述吸收塔1内填料为聚四氟乙烯料，所述高效换热器5为板片式强耐腐金属换热器。本实施例突破性地使用了金属作为换热器的生产工艺，有效解决了现有塑料换热器传热系数低、占地大、费用高、不耐压的诸多问题。

在本实施例中，如图2所示，所述板片式强耐腐金属换热器由两端压紧板51、波纹换热板片52、密封胶条53、进酸接口54、出酸接口55，以及夹紧螺柱和螺帽56、支柱57、导杆58、滚动机构59组成；该板片式强耐腐金属换热器主体部分通过滚动机构59滑动设置在支柱57顶部的导杆58上。

在本实施例中，所述波纹换热板片52板片材质为HastelloyC-276，使用该材料的理论依据是，在80℃时，专业资料《硫酸工作手册》显示该材料浓度为96％的浓硫酸年腐蚀率0.1mm，由于高效传热，年产万吨只需10m²换热面积，折算腐蚀到试剂硫酸里的金属量为0.1X10X8X 100％/1000X10000＝0.00008％，远低于分析纯试剂硫酸标准灼烧残渣以硫酸盐计标准≤0.001％，而该材料铁含量占比<4％，0.00008％X4％＝0.0000032％，也远低于分析纯试剂硫酸标准铁含量要求的0.00005％指标。同时实际生产试剂硫酸循环吸收温度不到80℃，更低，腐蚀更小，腐蚀量可以忽略不计，故完全能够用于试剂硫酸生产工艺里，这是本发明的理论基础。然后将该材料HastelloyC-276用于生产实践，证实发明成功。

在本实施例中，在所述的试剂硫酸生产装置上，所述波纹换热板片52由若干带波纹的薄板片组成，板片间距5-7mm，板片厚0.5-0.6mm；优选地，板片间距5.2-6.6mm，板片厚0.53-0.58mm。实际生产应用中，该波纹换热板片52的结构及其尺寸大小可整体定制或提供冷却条件要求厂家计算制作。

在本实施例中，所述高效换热器5的波纹换热板片52之间的密封胶条53采用耐腐性很高的氟橡胶材料F474，以及所述进酸接口54和出酸接口55处设有聚四氟乙烯或聚全氟乙烯F46材质的垫密封；所述波纹换热板片52的水侧采用密封胶条F474密封，以便于冷热介质可互换流道。

在本实施例中，所述高效换热器5的酸路与冷却水路逆流隔着金属薄板片间接接触换热。

在本实施例中，其换热器选取面积以每万吨/年产，10m²基本面积，根据水量和地区温度，所述板片式强耐腐金属换热器的面积为10-20m²。

在本实施例中，如图1所示，在所述循环酸槽2与所述吸收塔1之间的管道装设有循环酸泵3。所述循环酸泵3的下游管道上设有排酸管4，所述排酸管4设有球阀。

实施例2

请继续参阅图1所示装置的工艺流程，本实施例提供一种基于该装置的试剂硫酸生产工艺，具体包括如下步骤：

步骤1，启动循环酸泵3，将循环酸槽2的试剂硫酸母液输送至高效换热器5进行降温处理；

步骤2，经高效换热器5降温后的试剂硫酸母液进入吸收塔1内吸收来自工艺气体的SO₃，使试剂硫酸母液的浓度提高；

步骤3，浓度提高后的试剂硫酸母液通过管道再流回至循环酸槽2，向循环酸槽2内加入纯净水维持试剂硫酸母液浓度不变，当液位不断升高到一定高度后，采用循环泵打开排酸管球阀去脱吸，留有基本母液继续生产循环。

在本实施例中，所有试剂硫酸母液过流接触酸的设备管道内壁除所述高效换热器5外均为氟塑料材质。所述吸收塔1内填料为聚四氟乙烯料。所述高效换热器5为板片式强耐腐金属换热器。

本实施例使用高效换热器的试剂硫酸生产工艺，通过将所有过流接触酸的设备管道内壁除所述高效换热器外均为氟塑料材质，吸收塔内填料为聚四氟乙烯料，高效换热器为板片式强耐腐金属换热器，突破性地使用了金属作为换热器的生产工艺，有效解决了现有塑料换热器传热系数低、占地大、费用高、不耐压的诸多问题；且其高效换热器的换热面积不到现有技术的1/20，故设备很小，只需一台就够，大大简化了工艺装置数量，成为目前最先进的试剂硫酸生产工艺。

以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。