本發(fā)明涉及化工設(shè)備領(lǐng)域，特別涉及一種具有制酸自動(dòng)控制裝置的副產(chǎn)蒸汽氯化氫合成系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

氯氣與氫氣反應(yīng)生成氯化氫時(shí)伴隨釋放出大量反應(yīng)熱：0.5H2+0.5Cl2＝HCl-22.063Kcal/mol，即每合成1千克氣態(tài)氯化氫放出605.11Kcal熱量，相當(dāng)于0.95kg中壓蒸汽的熱焓。氯氣與氫氣在合成爐內(nèi)以燃燒形式反應(yīng)生成氯化氫，火焰中心區(qū)溫度達(dá)到2500℃以上，生成的氯化氫氣體溫度在2000℃以上，這些熱量相當(dāng)可觀，完全可以用來(lái)副產(chǎn)蒸汽。

對(duì)于氯化氫合成中的熱能利用，國(guó)內(nèi)主要有二種方法。一種是使用鋼制水夾套氯化氫合成爐副產(chǎn)熱水。另一種是使用石墨制的氯化氫合成爐副產(chǎn)熱水或0.2～0.3Mpa壓力的蒸汽。

在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過(guò)程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下問(wèn)題：

鋼合成爐在爐頂部和底部容易受腐蝕，使用壽命短，副產(chǎn)的熱水應(yīng)用范圍有限。

由于石墨是非金屬脆性材料，受強(qiáng)度和使用溫度的限制，在副產(chǎn)蒸汽時(shí)石墨爐筒作為產(chǎn)汽的受壓部件，安全上存在一定隱患。采用石墨制的氯化氫合成爐副產(chǎn)的熱水或低壓蒸汽應(yīng)用范圍同樣有限。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種具有制酸自動(dòng)控制裝置的副產(chǎn)蒸汽氯化氫合成系統(tǒng)。所述技術(shù)方案如下：

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種具有制酸自動(dòng)控制裝置的副產(chǎn)蒸汽氯化氫合成系統(tǒng)，所述具有制酸自動(dòng)控制裝置的副產(chǎn)蒸汽氯化氫合成系統(tǒng)包括副產(chǎn)蒸汽氯化氫合成爐和與之連接的汽包；

所述具有制酸自動(dòng)控制裝置的副產(chǎn)蒸汽氯化氫合成系統(tǒng)還包括氫氣氯氣自動(dòng)配比控制裝置、與之信號(hào)連接的制酸自動(dòng)控制裝置；

所述氫氣氯氣自動(dòng)配比控制裝置具有氫氣和氯氣流量測(cè)量?jī)x表，其分別設(shè)置于氫氣進(jìn)氣口處和氯氣進(jìn)氣口處；

所述制酸自動(dòng)控制裝置設(shè)置于氯化氫氣體出口處，具有在線檢測(cè)模塊。

具體地，所述副產(chǎn)蒸汽氯化氫合成爐的主體結(jié)構(gòu)自下而上分為合成段、副產(chǎn)蒸汽段和冷卻段；

所述合成段具有石墨爐底，所述石墨爐底上設(shè)置有石墨爐筒和燈頭座，所述燈頭座連接有石英燈頭；

所述石墨爐底端部設(shè)置有鋼底座，所述石墨爐筒外周設(shè)置鋼外殼，所述鋼外殼與石墨爐底之間具有冷卻水道。

具體地，所述副產(chǎn)蒸汽段包括水冷壁爐筒，所述水冷壁爐筒的上端部設(shè)置上端環(huán)形集水箱，所述水冷壁爐筒的下端部設(shè)置下端環(huán)形集水箱。

具體地，所述水冷壁爐筒為鋼制的水冷壁爐筒。

具體地，所述冷卻段的外部設(shè)置具有冷卻水通道的鋼外殼，所述冷卻段的內(nèi)部設(shè)置石墨內(nèi)壁。

具體地，所述冷卻段具有過(guò)渡段，所述過(guò)渡段上方設(shè)置有塊孔式石墨換熱塊，所述過(guò)渡段一側(cè)設(shè)置有氯化氫氣體出口；

所述石墨換熱塊具有中間流道，所述石墨換熱塊上方設(shè)置有上封頭。

具體地，所述汽包為蒸汽發(fā)生分離裝置；

所述汽包一端設(shè)置有副產(chǎn)蒸汽輸出管，另一端設(shè)置有補(bǔ)充軟水管；

所述汽包通過(guò)上升管、下降管與所述水冷壁蒸汽發(fā)生段連接組成蒸汽發(fā)生系統(tǒng)。

本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來(lái)的有益效果是：

通過(guò)合成爐高溫區(qū)段設(shè)置的鋼制水冷壁爐筒，合成段頂部和底部區(qū)段設(shè)置的石墨材質(zhì)爐筒，既克服了石墨爐筒強(qiáng)度低和使用溫度受限制的缺點(diǎn)，又克服了合成段頂部和底部容易腐蝕的缺點(diǎn)，使熱能得到充分利用；又通過(guò)設(shè)置的制酸自動(dòng)控制裝置，有效的保證氯化氫產(chǎn)品的質(zhì)量。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的具有制酸自動(dòng)控制裝置的副產(chǎn)蒸汽氯化氫合成系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的制酸自動(dòng)控制裝置的原理圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種具有制酸自動(dòng)控制裝置的副產(chǎn)蒸汽氯化氫合成系統(tǒng)，參見(jiàn)圖1、圖2，所述具有制酸自動(dòng)控制裝置的副產(chǎn)蒸汽氯化氫合成系統(tǒng)包括副產(chǎn)蒸汽氯化氫合成爐1、汽包2、氫氣氯氣自動(dòng)配比控制裝置3、制酸自動(dòng)控制裝置4。

具體地，副產(chǎn)蒸汽氯化氫合成爐1的主體結(jié)構(gòu)自下而上分為合成段11、副產(chǎn)蒸汽段12、冷卻段13；合成段11的上方設(shè)置有副產(chǎn)蒸汽段12，副產(chǎn)蒸汽段12的上方設(shè)置有冷卻段13；副產(chǎn)蒸汽段12與汽包2組成蒸汽發(fā)生系統(tǒng)。

具體地，合成段11有石墨爐底111，石墨爐底111上設(shè)置有石墨爐筒112，石墨爐底111底部設(shè)置有燈頭座113，燈頭座113連接有石英燈頭114，石墨爐底111端部設(shè)置有鋼底座115，石墨爐筒112外周設(shè)置有鋼外殼116，鋼外殼116與石墨爐底111之間具有冷卻水道。

其中，在合成段11內(nèi)設(shè)置石墨爐底111、石墨爐筒112，使得副產(chǎn)蒸汽鹽酸合成爐1的底部不易被氯化氫腐蝕。

具體地，副產(chǎn)蒸汽段12包括水冷壁爐筒121，水冷壁爐筒121為鋼制的水冷壁爐筒，水冷壁爐筒121的上端部設(shè)置上端環(huán)形集水箱122，水冷壁爐筒121的下端部設(shè)置下端環(huán)形集水箱123；副產(chǎn)蒸汽段12具有鋼制水冷壁爐筒121，其結(jié)構(gòu)是由鰭片鍋爐鋼管焊接成的封閉圓筒，水冷壁爐筒鋼管內(nèi)軟水吸收氯化氫氣體的反應(yīng)熱后上升，經(jīng)上端環(huán)形集水箱122匯集進(jìn)入汽包2，部分水汽化成蒸汽產(chǎn)出，部分水與下端環(huán)形集水箱123一起循環(huán)回流。

具體地，冷卻段13包括過(guò)渡段131，過(guò)渡段131上方設(shè)置有塊孔式石墨換熱塊132，塊孔式石墨換熱塊132具有中間流道130；過(guò)渡段131一側(cè)設(shè)置有氯化氫氣體出口133，石墨換熱塊132上方設(shè)置有上封頭134，冷卻段13的外部設(shè)置具有冷卻水通道的鋼外殼135，氯化氫冷卻段13的內(nèi)部設(shè)置石墨內(nèi)壁136。

其中，在冷卻段13內(nèi)設(shè)置石墨內(nèi)壁136，使得副產(chǎn)蒸汽氯化氫合成爐1的頂部不易被氯化氫腐蝕。

具體地，汽包2為蒸汽發(fā)生分離裝置，由鋼制的水冷壁爐筒121過(guò)來(lái)的過(guò)熱水在汽包內(nèi)閃蒸出蒸汽輸出。汽包2通過(guò)上升管124、下降管125與副產(chǎn)蒸汽段12連接組成蒸汽發(fā)生系統(tǒng)。汽包2一端設(shè)置有副產(chǎn)蒸汽輸出管21，另一端設(shè)置有補(bǔ)充軟水管22。

具體地，氫氣氯氣自動(dòng)配比控制裝置3具有氫氣和氯氣流量測(cè)量?jī)x表31，其分別設(shè)置于氫氣進(jìn)氣口處和氯氣進(jìn)氣口處，分別對(duì)氫氣和氯氣流量進(jìn)行測(cè)量。根據(jù)生產(chǎn)控制中HCL的純度分析來(lái)設(shè)定氫氣和氯氣適合的比值，該裝置可以通過(guò)精確的氫氣和氯氣流量測(cè)量?jī)x表31對(duì)氫氣和氯氣流量進(jìn)行測(cè)量，在通過(guò)氫氣氯氣自動(dòng)配比控制裝置3的調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)氫氣與氯氣的自動(dòng)配比控制。若生產(chǎn)中氫氣、氯氣的純度發(fā)生較大的變動(dòng)時(shí)，則可通過(guò)修正氫氣與氯氣的比值來(lái)保證自動(dòng)控制的穩(wěn)定可靠。

具體地，制酸自動(dòng)控制裝置4設(shè)置于氯化氫氣體出口133處，具有在線檢測(cè)模塊41，可通過(guò)在線檢測(cè)模塊41在線檢測(cè)鹽酸濃度和進(jìn)吸收水流量，再自動(dòng)配比來(lái)控制鹽酸產(chǎn)品的濃度。另外可以通過(guò)在線檢測(cè)模塊41對(duì)鹽酸中游離氯的在線檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)制酸時(shí)氯氣和氫氣的配比情況的實(shí)時(shí)監(jiān)控，并信號(hào)反饋給與之信號(hào)連接的氫氣氯氣自動(dòng)配比控制裝置3進(jìn)一步進(jìn)行調(diào)節(jié)。

本發(fā)明實(shí)施例提供的一種具有預(yù)熱器的副產(chǎn)蒸汽氯化氫合成系統(tǒng)的工作過(guò)程是：由緩沖罐來(lái)的氯氣、氫氣經(jīng)燈頭座113進(jìn)入爐內(nèi)，在石英燈頭114上燃燒合成氯化氫氣體，氯化氫氣體向上進(jìn)入蒸汽發(fā)生段12的爐腔120內(nèi)；氯化氫氣體的熱量傳遞給水冷壁爐筒121內(nèi)的軟水，軟水吸收氯化氫氣體的反應(yīng)熱后上升，經(jīng)上端環(huán)形集水箱122會(huì)集通過(guò)上升管124進(jìn)入汽包2，部分水汽化成蒸汽經(jīng)副產(chǎn)蒸汽輸出管21產(chǎn)出，其它軟水通過(guò)下降管125進(jìn)入水冷壁爐筒下端環(huán)形集水箱123，再次進(jìn)入水冷壁爐筒鋼管內(nèi)，軟水在汽包與蒸汽發(fā)生段之間依靠密度差不斷完成自循環(huán)；循環(huán)軟水在吸收熱量產(chǎn)生蒸汽的同時(shí)，也將高溫氯化氫氣體冷卻下來(lái)。經(jīng)初步冷卻的氯化氫氣體進(jìn)一步向上通過(guò)中間流道130進(jìn)入氯化氫氣冷卻段13，上升到頂部上封頭134后再折返向下，通過(guò)石墨換熱塊132縱向孔與石墨換熱塊132橫向孔內(nèi)冷卻水換熱冷卻，到達(dá)過(guò)渡段131后側(cè)向經(jīng)氯化氫氣體出口133輸出，冷卻后的氯化氫氣體溫度可以達(dá)到40℃以下，可以直接供后續(xù)使用。

本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來(lái)的有益效果是：

①熱能利用率高。每合成1t氯化氫氣體可副產(chǎn)中壓蒸汽0.6～0.7t。以生產(chǎn)120t/d高純鹽酸為例，鹽酸合成系統(tǒng)裝置滿負(fù)荷生產(chǎn)時(shí)日產(chǎn)蒸汽約24噸，蒸汽單價(jià)以150.00元/噸計(jì)，年開(kāi)車(chē)330天，年創(chuàng)效益約118萬(wàn)元；以生產(chǎn)160t/d氯化氫為例，氯化氫合成系統(tǒng)裝置滿負(fù)荷生產(chǎn)時(shí)日產(chǎn)蒸汽約104噸，蒸汽單價(jià)以150.00元/噸計(jì)，年開(kāi)車(chē)330天，年創(chuàng)效益約514.8萬(wàn)元。

②由于氯化氫合成放熱大部分用來(lái)發(fā)生蒸汽，與常規(guī)爐型相比，循環(huán)冷卻水用量大幅減少。以160t/d氯化氫合成爐來(lái)計(jì)算，每小時(shí)產(chǎn)出的熱量為4.026×106kcal/h，這部分熱量68％左右以副產(chǎn)蒸汽的形式帶走，若以循環(huán)冷卻水的方式移熱，則需消耗458t/h的冷卻水量(循環(huán)冷卻水溫升按6℃計(jì))，按一般循環(huán)水裝置配置需約80kW動(dòng)力電，電價(jià)按0.5元/度計(jì)，每年可節(jié)約動(dòng)力電費(fèi)用約31.6萬(wàn)元。

[③氯化氫合成系統(tǒng)副產(chǎn)的中、低壓蒸汽可直接并入中、低壓蒸汽管網(wǎng)，而副產(chǎn)0.2～0.3MPa蒸汽的合成爐，需要建立單獨(dú)的蒸汽用戶(hù)網(wǎng)。本方案可以節(jié)省建立單獨(dú)蒸汽管網(wǎng)的投資。

本發(fā)明實(shí)施例提供的一種具有制酸自動(dòng)控制裝置的副產(chǎn)蒸汽氯化氫合成系統(tǒng)，通過(guò)合成爐高溫區(qū)段設(shè)置的鋼制水冷壁爐筒，合成段頂部和底部區(qū)段設(shè)置的石墨材質(zhì)爐筒，既克服了石墨爐筒強(qiáng)度低和使用溫度受限制的缺點(diǎn)，又克服了合成段頂部和底部容易腐蝕的缺點(diǎn)，從而使氯化氫合成的熱能利用率提高到70％，副產(chǎn)蒸汽壓力可在0.8～1.4MPa間調(diào)節(jié)，副產(chǎn)蒸汽使用壓力可在0.2～1.4MPa間調(diào)節(jié)，可并入中、低壓蒸汽網(wǎng)使用，使熱能得到充分利用；又通過(guò)設(shè)置的制酸自動(dòng)控制裝置，有效的保證氯化氫產(chǎn)品的質(zhì)量。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。