[發(fā)明專利]氣體-氣體換熱器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201280039185.6
• 申請日: 2012-07-31
• 公開（公告）號: CN103733011A
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: K-H·道姆;H·施托希;W·沙爾克
• 申請（專利權(quán)）人: 奧圖泰有限公司
• 主分類號: F28D7/16
• 分類號: F28D7/16
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進(jìn)委員會專利商標(biāo)事務(wù)所 11038
• 代理人: 林振波

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種特別是供硫酸廠的接觸級中使用的換熱器，該換熱器具有：室，管束在室中按圓環(huán)形設(shè)置，其中，在管束與包圍管束的室殼之間形成氣體空間；氣體供給口，其設(shè)置在室殼中，以用于相對于管束基本上徑向地將氣體引入到氣體空間中；和氣體出口，其在基本上軸向上鄰接由管束包圍的內(nèi)部空間。

背景技術(shù)

通常在硫酸廠的接觸級內(nèi)采用管束式換熱器，管束式換熱器按豎直型式安裝，以使可獲得的硫酸冷凝液能夠朝底部托盤流下并且能從底部托盤取出而避免腐蝕。通常，在殼側(cè)引導(dǎo)SO2氣體，并且在管側(cè)引導(dǎo)SO2/SO3氣體。在超過1,500噸日產(chǎn)量MH的大規(guī)模廠中，使用盤環(huán)式換熱器（參見：Winnacker/Küchler，化工技術(shù)：工藝和產(chǎn)品，編者Roland?Dittmeyer等人，Vol.3：無機(jī)原料、半成品，p.96f.,Wiley-VCH?Verlag,Weinheim,2005）。

通常，相對于待冷卻的含SO3的氣體以逆流引導(dǎo)冷的SO2氣體。已發(fā)現(xiàn)，硫酸冷凝液特別是在換熱器的第一室中導(dǎo)致了強(qiáng)腐蝕，從而必須使用高合金的且昂貴的不銹鋼。為了降低成本，將換熱器劃分成兩部分，以便在過大腐蝕的情況中，不必更換整個換熱器，而僅需更換暴露于冷氣體的發(fā)生特別大腐蝕的區(qū)域。雖然最初設(shè)想均勻劃分傳熱區(qū)域，但是申請人最近已經(jīng)采用這樣的換熱器，其中，在冷的換熱段（第一室）中僅提供總傳熱表面的一小部分。此外，代替兩個豎直定向換熱器并排設(shè)置并會產(chǎn)生排放問題的布置方式，使用了把被供給冷SO2氣體的室水平地設(shè)置的布置方式。可以簡單地從該第一室底部取出硫酸冷凝液。然后，將含SO2的氣體轉(zhuǎn)移到具有更大傳熱表面的鄰接豎直段中。然而，已發(fā)現(xiàn)，在換熱器水平段中管束的徑向迎面流的情況中，會發(fā)生不均勻的氣體流動并且結(jié)果會削弱傳熱。

發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明目的是實現(xiàn)均勻的傳熱。應(yīng)當(dāng)盡可能避免降到硫酸的露點溫度以下。

通過具有權(quán)利要求1的特征的本發(fā)明，基本上解決了上述目的，其中，管束的中心相對于室殼的中心朝與氣體供給口相反的方向偏移。

在傳統(tǒng)的換熱器中，設(shè)置成圓環(huán)形的管束相對于同樣基本上圓筒形的換熱器室同心地設(shè)置。然而，本發(fā)明不同于該同心布置，管束相對于室殼偏移，以使形成于管束與室殼之間的氣體空間從面向氣體供給口的最大寬度至管束的相反側(cè)以越來越大的程度變窄。在氣體迎面流供給至換熱器期間，由于在遠(yuǎn)離氣體供給口的一側(cè)寬度達(dá)到最窄，氣體空間中的壓力越來越大。因此，可以抵消在氣體沖擊到管束上期間氣體供給口區(qū)域的壓力增大，以便在管束的整個外周上氣體以均勻速度穿過管束并且進(jìn)入由所述管束包圍的內(nèi)部空間中。可以在管束的所有區(qū)域中確保均勻的傳熱。

根據(jù)本發(fā)明，特別是當(dāng)管束中心相對于室殼中心偏移量為居中氣體空間寬度的30到70%優(yōu)選大約50%時，獲得了特別均勻的氣流分布。這里，“居中氣體空間”是指當(dāng)管束相對于室殼同心布置時所獲得的氣體空間。對于室的圓筒形設(shè)計而言，在該情況下管束將在其整個外周上至室壁具有一致的距離。氣體空間也將具有一致的寬度。那么，在此基礎(chǔ)上，管束偏移量為氣體空間寬度的大約30到70%。如果不是圓筒形的室，而是采用多邊形或者其他形狀的室，則對于管束偏移而言，至室壁的最小距離是決定性的。然而，多邊形室在流動分布方面是不利的。

根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，氣體供給口具有橢圓橫截面，其中，氣體供給口的最大直徑優(yōu)選為在軸向上限定管束的兩管板之間距離的70到95%，更優(yōu)選85到90%。因此，氣體供給口沿管束的基本上整個長度延伸。

根據(jù)本發(fā)明，室的主軸線基本上水平地定向，以使積聚在下部區(qū)域中的硫酸能夠容易排出。為了該目的，根據(jù)本發(fā)明在室的下部區(qū)域設(shè)置排出口。

根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選方面，換熱器的第一室僅包括換熱器總換熱表面的大約10到30%，優(yōu)選15到20%。結(jié)果，可以將二氧化硫（SO2）的溫升限制在大約5-30K，優(yōu)選15-20K，以便基本上避免降到硫酸露點溫度之下。相應(yīng)地，實現(xiàn)了硫酸的最少冷凝。

根據(jù)本發(fā)明的開發(fā)，豎直換熱段鄰接室，豎直換熱段中沿大致豎直方向設(shè)置有多個管。根據(jù)本發(fā)明，豎直的換熱段包括換熱器換熱表面的大約70到90%。由于在該區(qū)域中僅存在很小的高溫腐蝕危險，豎直換熱段可以由價格比較低廉的材料制造。

從以下對示例性實施例和附圖的說明可了解本發(fā)明的其他目的、特征和可能的應(yīng)用。所描述和/或圖示的所有特征本身或組合構(gòu)成了本發(fā)明的主題，不管是否包含在權(quán)利要求中或是否被引用。

附圖說明

附圖中：

圖1示意性地顯示了根據(jù)本發(fā)明的換熱器的截面，