四合一石墨鹽酸合成爐的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了四合一石墨鹽酸合成爐，由石墨合成吸收處理部及鋼制外爐筒組成；合成吸收處理部自下至上依次包括相互連通的：合成段、冷卻段、冷卻吸收段、尾氣處理段及上封頭，合成段底部為燃燒部，燃燒部設(shè)有氯氣進(jìn)口、氫氣進(jìn)口及自動點(diǎn)火口；冷卻吸收段上端設(shè)有主吸收液入口，下端設(shè)有濃鹽酸出口；尾氣處理段上端設(shè)有上吸收液入口及尾氣出口；上封頭頂部設(shè)有石墨爆破盤；合成吸收處理部與鋼制外爐筒間為冷卻換熱液體夾層，合成段與冷卻段外的夾層為換熱腔，冷卻吸收段與尾氣處理段外為冷卻腔。本發(fā)明的四合一石墨鹽酸合成爐于爐頂加入了尾氣處理段，對一次吸收后的合成氣體進(jìn)行二次吸收，提高了濃鹽酸轉(zhuǎn)化率。
【專利說明】四合一石墨鹽酸合成爐
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鹽酸合成爐，尤其涉及一種提高鹽酸生成率的四合一石墨鹽酸合成爐。
【背景技術(shù)】
[0002]工業(yè)鹽酸的生產(chǎn)主要采用氯氣與氫氣在合成爐內(nèi)燃燒合成氯化氫氣體，合成溫度> 1500°C，因此需要進(jìn)行降溫，降溫后的氯化氫氣體再用稀鹽酸或水吸收生成合成鹽酸，即包括三道工序:合成一冷卻一吸收。
[0003]常規(guī)的生產(chǎn)采用三臺設(shè)備分別完成上述三道工序，其生產(chǎn)成本較高，生產(chǎn)效率低，原料浪費(fèi)較嚴(yán)重。
[0004]較為先進(jìn)的流程為:將上述合成——冷卻——吸收三道工序合成到一臺設(shè)備內(nèi)完成，即采用三合一鹽酸合成爐。
[0005]三合一鹽酸合成爐僅僅對合成氣體進(jìn)行一次吸收，其鹽酸生成率較低，造成能源浪費(fèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)合理，提高鹽酸生成率的四合一石墨鹽酸合成爐。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的四合一石墨鹽酸合成爐，由石墨材料制成的合成吸收處理部及包覆于合成吸收處理部外的鋼制外爐筒組成；
合成吸收處理部自下至上依次包括相互連通的:合成段、冷卻段、冷卻吸收段及上封頭，其中，冷卻吸收段及上封頭之間還設(shè)有尾氣處理段；
合成段底部為燃燒部，燃燒部設(shè)有氯氣進(jìn)口、氫氣進(jìn)口及自動點(diǎn)火口 ；冷卻吸收段上端設(shè)有主吸收液入口，下端設(shè)有濃鹽酸出口 ；尾氣處理段上端設(shè)有上吸收液入口及尾氣出口 ；上封頭頂部設(shè)有石墨爆破盤；
合成吸收處理部與鋼制外爐筒間為冷卻換熱液體夾層，冷卻換熱液體夾層分為多個腔室，合成段與冷卻段外的夾層通過第一連接水管相通，為換熱腔，冷卻吸收段與尾氣處理段外的夾層通過第二連接水管相通，為冷卻腔。
[0008] 由此，氫氣從氫氣進(jìn)口，氯氣從氯氣進(jìn)口進(jìn)入燃燒部，通過自動點(diǎn)火口點(diǎn)燃，在合成段中合成氯化氫氣體；高溫氯化氫氣體上升，進(jìn)入冷卻段，一部分燃燒熱在合成段及冷卻段通過內(nèi)爐筒及石墨換熱塊傳遞給換熱腔中的液體，進(jìn)而將燃燒熱轉(zhuǎn)換為液體的熱焓；提高了熱液體的溫度，輸出外爐筒后可直接作熱水利用，或者成為飽和水蒸汽利用；降溫后的氯化氫氣體繼續(xù)上升，進(jìn)入冷卻吸收段，在冷卻吸收段上升的同時，被自上而下流動的吸收液吸收，吸收液酸濃度被提高；被提高了濃度的吸收液向下流動，并由濃鹽酸出口輸出?’另一部分氣體繼續(xù)上升，進(jìn)入尾氣處理段，經(jīng)過吸收液的第二次吸收，經(jīng)吸收氯化氫的吸收液繼續(xù)向下流，進(jìn)入冷卻吸收段，從濃鹽酸出口輸出，二次吸收后的尾氣從尾氣處理段上端的尾氣出口排除。
[0009]在一些實(shí)施方式中，合成段為石墨內(nèi)爐筒。由此，具有較高的耐熱性。
[0010]在一些實(shí)施方式中，冷卻段為蜂窩狀石墨塊，其設(shè)有交錯設(shè)置的豎直通孔及水平通孔，豎直通孔與水平通孔不相通，豎直通孔與合成段的內(nèi)爐筒相通，水平通孔與換熱腔相通。由此，氣體在合成段生成后，通過豎直通孔上升，進(jìn)入冷卻段，水平通孔與豎直通孔交錯設(shè)置，縮短換熱腔中的循環(huán)水與豎直通道中氣體的距離，同時增大了換熱面接，提高換熱率。
[0011]在一些實(shí)施方式中，冷卻吸收段中部設(shè)有豎直吸收段氣體通道，吸收段氣體通道與冷卻段豎直通道相通；吸收段氣體通道外周設(shè)有若干豎直吸收液通道，主吸收液入口與吸收液通道相通；于吸收段氣體通道中部設(shè)有與吸收液通道相通的吸收通道口，部分氣體通過吸收通道口進(jìn)入吸收液通道被吸收液吸收；吸收液通道底端與濃鹽酸出口相通。由此，氯化氫氣體經(jīng)過冷卻段換熱后，進(jìn)入吸收段氣體通道，從吸收段氣體通道上升；吸收液從主吸收液入口進(jìn)入，沿吸收液通道先下流道；吸收段氣體通道中的氯化氫氣體從吸收通道口進(jìn)入吸收液通道，被吸收液吸收，使得吸收液變成濃鹽酸繼續(xù)向下流動，并通過濃鹽酸出口輸出。其吸收通道口設(shè)于氣體通道中部，可提高氣體轉(zhuǎn)化率。
[0012]在一些實(shí)施方式中，尾氣處理段中部設(shè)有尾氣段氣體通道，尾氣段氣體通道外周為尾氣吸收腔，尾氣吸收腔被泡罩塔板分成上下多層，每層尾氣吸收腔的泡罩塔板均設(shè)有向上通氣體的泡罩及向下通液體的降液管；尾氣段氣體通道側(cè)壁于每層尾氣吸收腔均設(shè)有氣體通孔，每層尾氣吸收腔的氣體通孔均設(shè)于每層尾氣吸收腔的上部，位于尾氣吸收腔液位以上；上吸收液入口與最上層的尾氣吸收腔連通；最底層尾氣吸收腔的與冷卻吸收段的吸收液通道連通，尾氣出口與尾氣段氣體通道上端連通。
[0013]在一些實(shí)施方式中，泡罩包括通氣管及罩扣于于通氣管的蓋體；蓋體蓋壁成缺齒狀。
[0014]在一些實(shí)施方式中，每層尾氣吸收腔包括兩個泡罩及一個降液管，泡罩成弧形，兩個泡罩相對設(shè)置，且其軌跡為一圓，降液管設(shè)于兩泡罩之間，且位于軌跡圓上；相鄰兩層尾氣吸收腔的降液管成對角設(shè)置；上層尾氣吸收腔的降液管通入下層尾氣吸收腔靠近泡罩塔板處。
[0015]上述結(jié)構(gòu)中，吸收液通過上吸收液入口進(jìn)入尾氣處理段的最上層的尾氣吸收腔，通過最上層尾氣吸收腔中的降液管留入下層尾氣吸收腔，吸收液通過每層的降液管流入下層，并保持泡罩位于尾氣吸收腔中液面以下，氣體通孔位于液面以上；通過冷卻吸收段一次吸收后的氯化氫氣體上升進(jìn)入尾氣處理段中部的尾氣段氣體通道，氣體通過每層的氣體通孔進(jìn)入每層尾氣吸收腔，氣體在下層尾氣吸收腔中上升，通過泡罩的通氣管進(jìn)入上層尾氣吸收腔，氣體頂蓋蓋體融入上層尾氣吸收腔中的吸收液中，完成二次吸收，吸收氣體后的吸收液通過最底層的尾氣吸收腔流入冷卻吸收段中的吸收液通道，通過收液通道向下流動，并由濃鹽酸出口輸出。
[0016]在一些實(shí)施方式中，合成段下端設(shè)有通入換熱腔的循環(huán)水進(jìn)口及純水進(jìn)口，冷卻段上端設(shè)有通入換熱腔的循環(huán)水出口及濕蒸汽出口；冷卻吸收段下端設(shè)有通入冷卻腔的冷卻水進(jìn)口，尾氣處理段上端設(shè)有通入冷卻腔的的冷卻水出口 ；冷卻吸收段底端及合成段底端均設(shè)有與冷卻換熱液體夾層相通的夾套排盡口。由此，換熱腔中的換熱循環(huán)熱水從循環(huán)水進(jìn)口進(jìn)入，吸收氣體的熱焓后從循環(huán)水出口輸出；純水從純水進(jìn)口入，吸收氣體的熱焓后轉(zhuǎn)化成蒸汽從濕蒸汽出口輸出；冷卻腔中的冷卻水從冷卻水進(jìn)口輸入從冷卻水出口輸出；夾套排盡口用于在停機(jī)時排空冷卻換熱液體夾層中的液體。
[0017]在一些實(shí)施方式中，燃燒部設(shè)有試鏡口。由此通過試鏡口查看合成爐中的狀況。
【專利附圖】

【附圖說明】 [0018]圖1為本發(fā)明第一種實(shí)施方式的四合一石墨鹽酸合成爐的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為圖1所示的石墨鹽酸合成爐中合成段的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為圖1所示的石墨鹽酸合成爐中冷卻段的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為圖1所示的石墨鹽酸合成爐中冷卻吸收段的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5為圖1所示的石墨鹽酸合成爐中尾氣處理段的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖6為圖1所示的尾氣處理段中尾氣吸收腔的俯視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例來對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述說明。
[0020]圖1至圖6示意性地顯示了根據(jù)本發(fā)明兩種實(shí)施方式的四合一石墨鹽酸合成爐。
[0021]如圖所示，本發(fā)明的四合一石墨鹽酸合成爐，由石墨材料制成的合成吸收處理部及包覆于發(fā)明合成吸收處理部外的鋼制外爐筒102組成，發(fā)明合成吸收處理部自下至上依次包括相互連通的:石墨內(nèi)爐筒合成段10、冷卻段20、冷卻吸收段30、尾氣處理段40及上封頭50。發(fā)明合成吸收處理部與發(fā)明鋼制外爐筒102間為冷卻換熱液體夾層1102，發(fā)明冷卻換熱液體夾層1102分為多個腔室，發(fā)明合成段10與冷卻段20外的夾層通過第一連接水管60相通，為換熱腔1103，發(fā)明冷卻吸收段30與發(fā)明尾氣處理段40外的夾層通過第二連接水管70相通，為冷卻腔1104。
[0022]發(fā)明合成段10底部為燃燒部11，發(fā)明燃燒部11設(shè)有氯氣進(jìn)口 a、氫氣進(jìn)口 b及自動點(diǎn)火口 g，氯氣進(jìn)口 2設(shè)于底端豎直設(shè)置，氫氣進(jìn)口 b水平設(shè)置；發(fā)明冷卻吸收段30上端設(shè)有主吸收液入口 t，下端設(shè)有濃鹽酸出口 P ;發(fā)明尾氣處理段40上端設(shè)有上吸收液入口 y及尾氣出口 X ;發(fā)明上封頭50頂部設(shè)有石墨爆破盤501。
[0023]合成段10下端設(shè)有通入發(fā)明換熱腔1103的循環(huán)水進(jìn)口 e及純水進(jìn)口 i，發(fā)明冷卻段20上端設(shè)有通入發(fā)明換熱腔1103的循環(huán)水出口 I及濕蒸汽出口 j ;發(fā)明冷卻吸收段30下端設(shè)有通入發(fā)明冷卻腔1104的冷卻水進(jìn)口 n，發(fā)明尾氣處理段40上端設(shè)有通入發(fā)明冷卻腔1104的的冷卻水出口 r ;發(fā)明冷卻吸收段30底端及發(fā)明合成段10底端均設(shè)有與發(fā)明冷卻換熱液體夾層1102相通的夾套排盡口 O。燃燒部11設(shè)有試鏡口 f。
[0024]發(fā)明冷卻段20為蜂窩狀石墨塊，其設(shè)有交錯設(shè)置的豎直通孔及水平通孔，發(fā)明豎直通孔與發(fā)明水平通孔不相通，發(fā)明豎直通孔與發(fā)明合成段10的內(nèi)爐筒相通，發(fā)明水平通孔與發(fā)明換熱腔1103相通。
[0025]冷卻吸收段30中部設(shè)有豎直吸收段氣體通道301，發(fā)明吸收段氣體通道301與發(fā)明冷卻段20豎直通道相通；發(fā)明吸收段氣體通道301外周設(shè)有若干豎直吸收液通道302，發(fā)明主吸收液入口 t與發(fā)明吸收液通道302相通；于發(fā)明吸收段氣體通道301中部設(shè)有與發(fā)明吸收液通道302相通的吸收通道口 303，部分氣體通過發(fā)明吸收通道口 303進(jìn)入發(fā)明吸收液通道302被吸收液吸收；發(fā)明吸收液通道302底端與發(fā)明濃鹽酸出口 P相通。
[0026]尾氣處理段40中部設(shè)有尾氣段氣體通道400，尾氣段氣體通道400外周為尾氣吸收腔401，發(fā)明尾氣吸收腔401被泡罩塔板402分成上下多層，每層發(fā)明尾氣吸收腔401的發(fā)明泡罩塔板402均設(shè)有向上通氣體的泡罩403及向下通液體的降液管404 ;發(fā)明尾氣段氣體通道400側(cè)壁于每層發(fā)明尾氣吸收腔401均設(shè)有氣體通孔405，每層發(fā)明尾氣吸收腔401的氣體通孔405均設(shè)于每層發(fā)明尾氣吸收腔401的上部，位于尾氣吸收腔401液位以上；發(fā)明上吸收液入口 y與最上層的發(fā)明尾氣吸收腔401連通；最底層發(fā)明尾氣吸收腔401的與發(fā)明冷卻吸收段30的吸收液通道302連通，發(fā)明尾氣出口 X與發(fā)明尾氣段氣體通道400上端連通。
[0027]發(fā)明泡罩403包括通氣管4031及罩扣于于發(fā)明通氣管4031的蓋體4032 ;發(fā)明蓋體4032蓋壁成缺齒狀。每層發(fā)明尾氣吸收腔401包括兩個泡罩403及一個降液管404，發(fā)明泡罩403成弧形，兩個發(fā)明泡罩403相對設(shè)置，且其軌跡為一圓，發(fā)明降液管404設(shè)于兩發(fā)明泡罩403之間，且位于軌跡圓上；相鄰兩層發(fā)明尾氣吸收腔401的降液管404成對角設(shè)置；上層發(fā)明尾氣吸收腔401的降液管404通入下層發(fā)明尾氣吸收腔401靠近泡罩塔板402處。
[0028]工作原理:
氫氣從氫氣進(jìn)口，氯氣從氯氣進(jìn)口進(jìn)入燃燒部，通過自動點(diǎn)火口點(diǎn)燃，在合成段中合成氯化氫氣體；氣體在合成段生成后，一部分燃燒熱在合成段及冷卻段通過內(nèi)爐筒及石墨換熱塊傳遞給換熱腔中的液體，進(jìn)而將燃燒熱轉(zhuǎn)換為液體的熱焓；提高了熱液體的溫度，輸出外爐筒后可直接作熱水利用，或者成為飽和水蒸汽利用；氯化氫氣體經(jīng)過冷卻段換熱后，進(jìn)入吸收段氣體通道，從吸收段氣體通道上升；吸收液從主吸收液入口進(jìn)入，沿吸收液通道先下流道；吸收段氣體通道中的氯化氫氣體一部分從吸收通道口進(jìn)入吸收液通道，被吸收液吸收，使得吸收液變成濃鹽酸繼續(xù)向下流動，并通過濃鹽酸出口輸出；另一部分氣體繼續(xù)上升，進(jìn)入 尾氣處理段，吸收液通過上吸收液入口進(jìn)入尾氣處理段的最上層的尾氣吸收腔，通過最上層尾氣吸收腔中的降液管留入下層尾氣吸收腔，吸收液通過每層的降液管流入下層，并保持泡罩位于尾氣吸收腔中液面以下，氣體通孔位于液面以上；通過冷卻吸收段一次吸收后的氯化氫氣體上升進(jìn)入尾氣處理段中部的尾氣段氣體通道，氣體通過每層的氣體通孔進(jìn)入每層尾氣吸收腔，氣體在下層尾氣吸收腔中上升，通過泡罩的通氣管進(jìn)入上層尾氣吸收腔，氣體頂蓋蓋體融入上層尾氣吸收腔中的吸收液中，完成二次吸收，吸收氣體后的吸收液通過最底層的尾氣吸收腔流入冷卻吸收段中的吸收液通道，通過收液通道向下流動，并由濃鹽酸出口輸出；二次吸收后的尾氣從尾氣處理段上端的尾氣出口排除。
[0029]綜上所述，本發(fā)明的四合一石墨鹽酸合成爐于爐頂加入了尾氣處理段，對一次吸收后的合成氣體進(jìn)行二次吸收，提高了濃鹽酸轉(zhuǎn)化率。
【權(quán)利要求】
1.四合一石墨鹽酸合成爐，由石墨材料制成的合成吸收處理部及包覆于所述合成吸收處理部外的鋼制外爐筒(102)組成； 所述合成吸收處理部自下至上依次包括相互連通的:合成段(10)、冷卻段(20)、冷卻吸收段(30)及上封頭(50)，其特征在于，所述冷卻吸收段(30)及所述上封頭(50)之間還設(shè)有尾氣處理段(40)； 所述合成段(10)底部為燃燒部(11)，所述燃燒部(11)設(shè)有氯氣進(jìn)口(a)、氫氣進(jìn)口(b)及自動點(diǎn)火口(g);所述冷卻吸收段(30)上端設(shè)有主吸收液入口( t)，下端設(shè)有濃鹽酸出口(P);所述尾氣處理段(40)上端設(shè)有上吸收液入口(y)及尾氣出口(X);所述上封頭(50)頂部設(shè)有石墨爆破盤(501)； 所述合成吸收處理部與所述鋼制外爐筒(102)間為冷卻換熱液體夾層(1102)，所述冷卻換熱液體夾層(1102)分為多個腔室，所述合成段(10)與冷卻段(20)外的夾層通過第一連接水管(60)相通，為換熱腔(1103)，所述冷卻吸收段(30)與所述尾氣處理段(40)外的夾層通過第二連接水管(70 )相通，為冷卻腔(1104)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四合一石墨鹽酸合成爐，其特征在于，所述合成段(10)為石墨內(nèi)爐筒。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的四合一石墨鹽酸合成爐，其特征在于，所述冷卻段(20)為蜂窩狀石墨塊，其設(shè)有交錯設(shè)置的豎直通孔及水平通孔，所述豎直通孔與所述水平通孔不相通，所述豎直通孔與所述合成段(10 )的內(nèi)爐筒相通，所述水平通孔與所述換熱腔(1103 )相通。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的四合一石墨鹽酸合成爐，其特征在于，所述冷卻吸收段(30)中部設(shè)有豎直吸收段氣體通道(301)，所述吸收段氣體通道(301)與所述冷卻段(20)豎直通道相通；所述吸收段氣體通道(301)外周`設(shè)有若干豎直吸收液通道(302)，所述主吸收液入口( t)與所述吸收液通道(302 )相通；于所述吸收段氣體通道(301)中部設(shè)有與所述吸收液通道(302)相通的吸收通道口(303)，部分氣體通過所述吸收通道口(303)進(jìn)入所述吸收液通道(302)被吸收液吸收；所述吸收液通道(302)底端與所述濃鹽酸出口(P)相通。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的四合一石墨鹽酸合成爐，其特征在于，所述尾氣處理段(40)中部設(shè)有尾氣段氣體通道(400)，尾氣段氣體通道(400)外周為尾氣吸收腔(401)，所述尾氣吸收腔(401)被泡罩塔板(402)分成上下多層，每層所述尾氣吸收腔(401)的所述泡罩塔板(402)均設(shè)有向上通氣體的泡罩(403)及向下通液體的降液管(404);所述尾氣段氣體通道(400)側(cè)壁于每層所述尾氣吸收腔(401)均設(shè)有氣體通孔(405)，每層所述尾氣吸收腔(401)的氣體通孔(405)均設(shè)于每層所述尾氣吸收腔(401)的上部，位于尾氣吸收腔(401)液位以上；所述上吸收液入口(y)與最上層的所述尾氣吸收腔(401)連通；最底層所述尾氣吸收腔(401)的與所述冷卻吸收段(30)的吸收液通道(302)連通，所述尾氣出口(X)與所述尾氣段氣體通道(400)上端連通。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的四合一石墨鹽酸合成爐，其特征在于，所述泡罩(403)包括通氣管(4031)及罩扣于于所述通氣管(4031)的蓋體(4032);所述蓋體(4032)蓋壁成缺齒狀。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的四合一石墨鹽酸合成爐，其特征在于，每層所述尾氣吸收腔(401)包括兩個泡罩(403)及一個降液管(404)，所述泡罩(403)成弧形，兩個所述泡罩(403)相對設(shè)置，且其軌跡為一圓，所述降液管(404)設(shè)于兩所述泡罩(403)之間，且位于軌跡圓上；相鄰兩層所述尾氣吸收腔(401)的降液管(404)成對角設(shè)置；上層所述尾氣吸收腔(401)的降液管(404)通入下層所述尾氣吸收腔(401)靠近泡罩塔板(402)處。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一所述的四合一石墨鹽酸合成爐，其特征在于，所述合成段(10)下端設(shè)有通入所述換熱腔(1103)的循環(huán)水進(jìn)口(e)及純水進(jìn)口(i)，所述冷卻段(20)上端設(shè)有通入所述換熱腔(1103)的循環(huán)水出口(I)及濕蒸汽出口( j);所述冷卻吸收段(30)下端設(shè)有通入所述冷卻腔(I 104)的冷卻水進(jìn)口(η)，所述尾氣處理段(40)上端設(shè)有通入所述冷卻腔(1104)的的冷卻水出口(r);所述冷卻吸收段(30)底端及所述合成段(10)底端均設(shè)有與所述冷卻換熱液體夾層(1102)相通的夾套排盡口(O)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的四合一石墨鹽酸合成爐，其特征在于，所述燃燒部(11)設(shè)有試 鏡口(f)。
【文檔編號】C01B7/01GK103663370SQ201310587715
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月21日
【發(fā)明者】張進(jìn)堯, 朱小峰, 劉仍禮, 繆世陽, 何飛 申請人:南通星球石墨設(shè)備有限公司