酸酸热交换系统和酸酸热交换方法与流程

1.本发明属于酸酸热交换领域，具体涉及一种酸酸热交换系统和酸酸热交换方法。


背景技术：

2.目前一般选择玻璃换热器进行酸酸换热，但是由于玻璃换热器是玻璃材质，为了防止玻璃换热器损坏，在进行酸酸换热前，热酸需要加冷酸进行冷却至一定温度；该过程不仅繁琐而且由于使用冷酸降温，也降低了传热效率。因此，亟需一种新的耐热且高效的酸酸热交换系统。


技术实现要素：

3.本技术实施例提供一种酸酸热交换系统，该系统采用碳化硅换热器，性能得到提升，不需要用冷酸降温，提高了酸酸换热的热酸初始温度，从而提高了换热效率，提高了冷酸换热后的温度节约了能源。
4.本技术实施例还提供一种酸酸热交换系统的酸酸热交换方法。
5.作为本技术实施例的一个方面，本技术实施例提供一种酸酸热交换系统，包括：连通的第一酸酸热交换装置和第二酸酸热交换装置；其中，所述第一酸酸热交换装置和第二酸酸热交换装置的结构相同，并且分别为碳化硅材质的管壳式换热器；所述管壳式换热器包括壳体和位于其内的壳程和多根换热管，壳程为壳体和多根换热管之间的空间。
6.在一种实施方式中，在壳体内靠近其相对的两端依次设有第一管板和第二管板，通过第一管板和第二管板将所述壳体依次划分为第一壳体、第二壳体和第三壳体，其中，在第一酸酸热交换装置的第一壳体和第三壳体上分别设有与换热管连通的第一管程流体入口和第一管程流体出口，在第二壳体上设有与壳程连通的第一壳程流体入口和第一壳程流体出口；在第二酸酸热交换装置的第一壳体和第三壳体上分别设有与换热管连通的第二管程流体入口和第二管程流体出口，在第二壳体上设有与壳程连通的第二壳程流体入口和第二壳程流体出口。
7.在一种实施方式中，所述换热管相对两端的周边固定在第一管板和第二管板之间。
8.在一种实施方式中，所述第一管程流体出口和第一壳程流体入口分别所述第二管程流体入口和第二壳程流体出口相连通。
9.在一种实施方式中，同一个酸酸热交换装置上的管程流体入口和壳程流体入口分别位于壳体的异侧，管程流体入口和壳程流体出口位于壳体的同侧，管程流体出口和壳程流体入口位于壳体的同侧。
10.在一种实施方式中，所述换热管的导热率为135-145w/m
·
k。
11.本发明还提供了一种酸酸热交换系统的酸酸热交换方法，包括以下步骤：第一种酸依次通过第一酸酸热交换装置的换热管以及第二酸酸热交换装置的换热管；第二种酸依次通过第二酸酸热交换装置的壳程以及第一酸酸热交换装置的壳程，两种酸通过逆流来完
成酸之间的热交换。
12.在一种实施方式中，所述第一种酸通过第一管程流体入口进入第一酸酸热交换装置内的换热管，并通过第一管程流体出口流至第二管程流体入口，通过第二管程流体出口流出。
13.在一种实施方式中，所述第二种酸通过第二壳程流体入口进入壳程，并通过第二壳程流体出口流至第一壳程流体入口，通过第一壳程流体出口流出。
14.在一种实施方式中，所述第一种酸的流速为2.5-4m3/h，所述第二种酸的流速为3.5-5m3/h。
15.本技术实施例所提供的酸酸热交换系统采用碳化硅换热器极大地提高了导热率(碳化硅导热率为140w/m
·
k，该导热率是玻璃的70倍)，该酸酸热交换系统节省了浓缩蒸汽，省略了将热酸预先与其他冷酸混合的步骤，使得热酸的初始温度由110-130℃提高至140-150℃，冷酸换热后温度升高了50-70℃。
16.上述概述仅仅是为了说明书的目的，并不意图以任何方式进行限制。除上述描述的示意性的方面、实施方式和特征之外，通过参考附图和以下的详细描述，本技术进一步的方面、实施方式和特征将会是容易明白的。
附图说明
17.在附图中，除非另外规定，否则贯穿多个附图相同的附图标记表示相同或相似的部件或元素。这些附图不一定是按照比例绘制的。应该理解，这些附图仅描绘了根据本技术公开的一些实施方式，而不应将其视为是对本技术范围的限制。
18.图1示出根据本技术实施例的第一酸酸热交换装置的示意图；
19.图2示出了根据本技术实施例的酸酸热交换系统的示意图。
20.附图标记：
21.1-壳程；2-换热管；3-第一管板；4-第二管板；5-第一壳体；6-第二壳体；7-第三壳体；8-第一管程流体入口；8
’‑
第二管程流体入口；9-第一管程流体出口，9
’‑
第二管程流体出口；10-第一壳程流体入口；10
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第二壳程流体入口；11-第一壳程流体出口，11
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第二壳程流体出口。
具体实施方式
22.为了更加清楚地理解本发明的技术特征、目的和有益效果，现对本发明的技术方案进行进一步的详细说明。应理解，以下具体实施方式仅是示例性的，本发明的技术方案不限于以下所列举的具体实施方式。
23.本发明提供了一种酸酸热交换系统，该系统包括：连通的第一酸酸热交换装置和第二酸酸热交换装置；其中，所述第一酸酸热交换装置和第二酸酸热交换装置的结构相同，并且分别为碳化硅材质的管壳式换热器。
24.如图1所示，所述管壳式换热器包括壳体和位于其内的壳程1和多根换热管2，所述换热管2的导热率为135-145w/m
·
k，壳程1为壳体和多根换热管2之间的空间。
25.其中，在壳体内靠近其相对的两端依次设有第一管板3和第二管板4，通过第一管板3和第二管板4将所述壳体依次划分为第一壳体5、第二壳体6和第三壳体7。在第一酸酸热
交换装置的第一壳体5和第三壳体7上分别设有与换热管2连通的第一管程流体入口8和第一管程流体出口9，在第二壳体6上设有与壳程1连通的第一壳程流体入口10和第一壳程流体出口11。在第二酸酸热交换装置的第一壳体5和第三壳体7上分别设有与换热管2连通的第二管程流体入口8’和第二管程流体出口9’，在第二壳体6上设有与壳程1连通的第二壳程流体入口10’和第二壳程流体出口11’。
26.所述换热管2相对两端的周边固定在第一管板3和第二管板4之间。
27.如图2所示，所述第一管程流体出口9和第一壳程流体入口10分别与所述第二管程流体入口8’和第二壳程流体出口11’相连通。此外，同一个酸酸热交换装置上的管程流体入口和壳程流体入口分别位于壳体的异侧，管程流体入口和壳程流体出口位于壳体的同侧，管程流体出口和壳程流体入口位于壳体的同侧。
28.本技术还提供了一种酸酸热交换系统的酸酸热交换方法，包括以下步骤：
29.所述第一种酸(热酸)通过第一管程流体入口8进入第一酸酸热交换装置内的换热管2，并通过第一管程流体出口9流至第二管程流体入口8’，通过第二管程流体出口9’流出；所述第二种酸(冷酸)通过第二壳程流体入口10’进入壳程1，并通过第二壳程流体出口11’流至第一壳程流体入口10，通过第一壳程流体出口11流出。
30.所述第一种酸的流速为2.5-4m3/h，所述第二种酸的流速为3.5-5m3/h。
31.本技术的酸酸热交换系统采用碳化硅换热器极大地提高了导热率，该酸酸热交换系统节省了浓缩蒸汽，省略了将热酸预先与其他冷酸混合的步骤，使得热酸的初始温度由110-130℃提高至140-150℃，冷酸换热后温度升高了50-70℃。
32.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明作进一步的详细说明。
33.下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法，所用的试剂如无特别说明均为可商购的试剂。
34.实施例1
35.初始温度为30℃的稀硫酸以3.5m3/h的流速依次通过第二壳程流体入口10’进入其内壳程1，并通过第二壳程流体出口11’流至第一壳程流体入口10，进入第一酸酸热交换装置的壳程1，通过第一壳程流体出口11流出。与此同时，初始温度为150℃的浓缩酸以2.6m3/h的流速通过第一管程流体入口8进入第一酸酸热交换装置内的换热管2，并通过第一管程流体出口9流至第二管程流体入口8’，进入其内的换热管2，通过第二管程流体出口9’流出，在稀硫酸和浓硫酸经碳化硅换热后，稀硫酸温度升高至100℃，浓硫酸的温度降低至82℃。
36.通过以上可知，通过本技术的酸酸热交换系统能够使得操作更加简单，温差幅度增大，换热后，浓缩酸换热后温度降低了68℃，稀硫酸换热后温度升高了70℃，使得温差幅度增大。
37.以上所述仅仅是本发明的优选实施方式。应当指出的是，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，本领域技术人员可对本发明的细节和特征进行各种修改、组合、变更或替换。这些修改、组合、变更或替换也应理解为包括在本发明要求保护的范围之内。

技术特征：
1.一种酸酸热交换系统，其特征在于，包括：连通的第一酸酸热交换装置和第二酸酸热交换装置；其中，所述第一酸酸热交换装置和第二酸酸热交换装置的结构相同，并且分别为碳化硅材质的管壳式换热器；所述管壳式换热器包括壳体和位于其内的壳程(1)和多根换热管(2)，壳程(1)为壳体和多根换热管(2)之间的空间。2.根据权利要求1所述的酸酸热交换系统，其特征在于，在壳体内靠近其相对的两端依次设有第一管板(3)和第二管板(4)，通过第一管板(3)和第二管板(4)将所述壳体依次划分为第一壳体(5)、第二壳体(6)和第三壳体(7)，其中，在第一酸酸热交换装置的第一壳体(5)和第三壳体(7)上分别设有与换热管(2)连通的第一管程流体入口(8)和第一管程流体出口(9)，在第二壳体(6)上设有与壳程(1)连通的第一壳程流体入口(10)和第一壳程流体出口(11)；在第二酸酸热交换装置的第一壳体(5)和第三壳体(7)上分别设有与换热管(2)连通的第二管程流体入口(8’)和第二管程流体出口(9’)，在第二壳体(6)上设有与壳程(1)连通的第二壳程流体入口(10’)和第二壳程流体出口(11’)。3.根据权利要求2所述的酸酸热交换系统，其特征在于，所述换热管(2)相对两端的周边固定在第一管板(3)和第二管板(4)之间。4.根据权利要求2所述的酸酸热交换系统，其特征在于，所述第一管程流体出口(9)和第一壳程流体入口(10)分别所述第二管程流体入口(8’)和第二壳程流体出口(11’)相连通。5.根据权利要求2所述的酸酸热交换系统，其特征在于，同一个酸酸热交换装置上的管程流体入口和壳程流体入口分别位于壳体的异侧，管程流体入口和壳程流体出口位于壳体的同侧，管程流体出口和壳程流体入口位于壳体的同侧。6.根据权利要求1所述的酸酸热交换系统，其特征在于，所述换热管(2)的导热率为135-145w/m
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k。7.一种酸酸热交换系统的酸酸热交换方法，其特征在于，包括以下步骤：第一种酸依次通过第一酸酸热交换装置的换热管(2)以及第二酸酸热交换装置的换热管(2)；第二种酸依次通过第二酸酸热交换装置的壳程(1)以及第一酸酸热交换装置的壳程(1)，两种酸通过逆流来完成酸之间的热交换。8.根据权利要求7所述的酸酸热交换方法，其特征在于，所述第一种酸通过第一管程流体入口(8)进入第一酸酸热交换装置内的换热管(2)，并通过第一管程流体出口(9)流至第二管程流体入口(8’)，通过第二管程流体出口(9’)流出。9.根据权利要求7所述的酸酸热交换方法，其特征在于，所述第二种酸通过第二壳程流体入口(10’)进入壳程(1)，并通过第二壳程流体出口(11’)流至第一壳程流体入口(10)，通过第一壳程流体出口(11)流出。10.根据权利要求7所述的酸酸热交换方法，其特征在于，所述第一种酸的流速为2.5-4m3/h，所述第二种酸的流速为3.5-5m3/h。

技术总结
本发明提供了一种酸酸热交换系统和酸酸热交换方法。所述酸酸热交换系统包括：连通的第一酸酸热交换装置和第二酸酸热交换装置；其中，所述第一酸酸热交换装置和第二酸酸热交换装置分别为碳化硅材质的管壳式换热器；所述管壳式换热器包括壳体和位于其内的壳程和多根换热管，壳程为壳体和多根换热管之间的空间。该系统采用碳化硅换热器，性能得到提升，不需要用冷酸降温，提高了酸酸换热的热酸初始温度，从而提高了换热效率，提高了冷酸换热后的温度节约了能源。温度节约了能源。温度节约了能源。


技术研发人员：李祥 王林成 冯殿兴 颜涛 李华 李宁 张兆栋 徐亚东
受保护的技术使用者：圣奥化学科技有限公司
技术研发日：2022.01.05
技术公布日：2023/7/13