[發明專利]一種腐蝕性液體降溫冷卻系統

有效

• 申請號: 202110445110.9
• 申請日: 2021-04-24
• 公開（公告）號: CN113154793B
• 公開（公告）日: 2023-03-10
• 發明（設計）人: 王輝濤;陶金科;李平;李東;王建軍;馮朝軍;王鈺璇;殷旭東
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: F25D31/00
• 分類號: F25D31/00;B01D53/18;B01D53/14
• 代理公司: 昆明明潤知識產權代理事務所(普通合伙) 53215
• 代理人: 張云

本發明涉及一種腐蝕性液體降溫冷卻系統，屬于化工及能源技術領域。該腐蝕性液體降溫冷卻系統，包括低溫制冷系統、高壓冷空氣制備系統、腐蝕性氣體收集凈化系統、腐蝕液體儲罐和若干管道；所述低溫制冷系統包括壓縮機、冷凝器、膨脹閥和冷風機，所述高壓冷空氣制備系統包括鼓風機、加壓風機、單向閥、冷空氣輸送管和冷空氣分布器。本降溫冷卻系統，具有結構簡單，運行可靠，安全高效的特點。

技術領域

本發明涉及一種腐蝕性液體降溫冷卻系統，屬于化工及能源技術領域。

背景技術

現代化工過程中要用到大量強腐蝕性液體（如氫氟酸）作為工業原料，同時需要對腐蝕性液體進行降溫，但由于其腐蝕性只能用一些防腐材料（如塑料、聚四氟乙烯等），而這些材料的導熱系數往往很小，這給冷卻降溫裝置的設計帶來很大的困難。例如在熒光粉生產過程中要用到大量0-5℃低溫氫氟酸，但是氫氟酸對現有常規換熱設備材料（尤其是金屬材料）具有強烈腐蝕性，尤其是當氫氟酸與碳鋼、不銹鋼及多種合金鋼材發生反應時，會快速釋放大量氫氣產生爆炸。目前，耐氫氟酸性能較可靠的材料主要是PVC材料及聚四氟乙烯材料，但這兩種材料的導熱系數都很小，只有0.17W/m和0.256W/m，這將導致換熱設備體積龐大。

國際上對罐內冷卻過程進行過一些研究，主要有管內盤管的循環水冷卻法、冷卻罐氣相噴水冷卻法、冷卻罐液相蒸汽攪拌冷卻法和原料對流換熱冷卻法等不同的冷卻方法，但是這些方法要么存在腐蝕性液體對換熱設備有腐蝕，要么換熱較差，導致換熱設備龐大。所以研發一種新型且高效的腐蝕性液體的降溫冷卻系統很有必要。

發明內容

針對上述現有技術存在的問題及不足，本發明提供一種腐蝕性液體降溫冷卻系統。本降溫冷卻系統，具有結構簡單，運行可靠，安全高效的特點：1、本系統主要有低溫制冷系統、高壓冷空氣制備系統和腐蝕性氣體收集凈化系統組成，低溫制冷系統中蒸發器改造后即為冷風機。2、本系統中冷空氣通過空氣分布器直接與腐蝕性液體接觸，降溫冷卻效率相對于間接換熱冷卻效率可以大幅度提高。3、冷空氣帶出的腐蝕性揮發氣體通過防腐排風罩的收集直接排入吸收塔中吸收、凈化，不會排入大氣造成污染或者對化工生產過程操作人員造成傷害。本發明通過以下技術方案實現。

一種腐蝕性液體降溫冷卻系統，包括低溫制冷系統、高壓冷空氣制備系統、腐蝕性氣體收集凈化系統、腐蝕液體儲罐10和若干管道；所述低溫制冷系統包括壓縮機1、冷凝器2、膨脹閥3和冷風機4，所述高壓冷空氣制備系統包括鼓風機5、加壓風機6、單向閥7、冷空氣輸送管8和冷空氣分布器9，所述腐蝕性氣體收集凈化系統包括防腐排風罩11、吸收塔12和排風機13，壓縮機1制冷劑出口與冷凝器2進口連接，冷凝器2出口液態制冷劑經膨脹閥3膨脹后連接至冷風機4制冷劑進口，冷風機4出口與壓縮機1進口連接，鼓風機5入口與大氣連接，鼓風機5出口與冷風機4空氣進口連接，冷風機4冷空氣出口接至加壓風機6入口，加壓風機6出口通過冷空氣輸送管8與腐蝕液體儲存罐10內部底部的冷空氣分布器9連接，冷空氣輸送管8上安裝單向閥7防止腐蝕性液體流出，腐蝕性液體儲罐10頂部安裝防腐排風罩11收集腐蝕性液體儲罐10表面噴出的帶有腐蝕性的空氣，防腐排風罩11直接通入吸收塔12，空氣經吸收塔凈化達標后由排風機13抽走。

所述冷風機4為低溫制冷系統的蒸發器，它通過蛇形換熱管吸收鼓風機鼓入空氣的熱量來生成冷風。

所述冷空氣分布器9材質與腐蝕液體儲罐10材質相同，冷空氣分布器9為密封底盤表面設有若干空心的圓柱體結構的空氣小管，空氣小管與腐蝕液體儲罐10底面垂直。

所述吸收塔12通過噴淋方式吸收腐蝕性氣體。

本發明的工作原理為：

外界空氣通過鼓風機5吸入后送入低溫制冷系統的冷風機4，經降溫后的冷空氣再被加壓風機6增壓，冷空氣經管道通入浸沒在腐蝕性液體儲罐10底部的冷空氣分布器9，冷空氣分布器9噴入需降溫的腐蝕性液體底部，冷空氣在液體內與之直接接觸換熱，將腐蝕性液體冷卻降溫到所需溫度，吸熱升溫后的空氣從液面流出，被腐蝕液體儲罐10上方防腐排風罩11收集，集中到吸收塔12中處理達標后排放。