本實用新型具體涉及一種組合式石墨濃酸稀釋冷卻器。

背景技術：

當某些液體物料(例如98％硫酸)與稀釋劑(例如水)混合時會釋放出大量反應熱(或稀釋熱)，使稀釋液升溫，甚至沸騰。例如溫度為30℃左右的98％硫酸加水稀釋到40～65％時，稀釋熱會使混酸沸騰，從而產(chǎn)生酸霧。此時通常的應急措施是將此酸霧輸出稀釋冷卻器后，或直接用管道送入大氣，或輸入下一臺設備用水吸收或冷凝成稀酸再處理，從而造成大氣污染、物料、能源的浪費。

技術實現(xiàn)要素：

為解決上述問題，本實用新型提出了一種組合式石墨濃酸稀釋冷卻器，可以將濃酸在稀釋時所產(chǎn)生的酸霧在同一設備內(nèi)進行回收，減少浪費，具體的技術方案如下：

一種組合式石墨濃酸稀釋冷卻器，包括外殼、設置在外殼內(nèi)的石墨冷卻塊、安裝在石墨冷卻塊上的石墨混酸筒，石墨混酸筒設置有混合室，石墨冷卻塊設置有若干物料冷卻孔和第一冷媒孔，物料冷卻孔與第一冷媒孔相互垂直且互不相通，物料冷卻孔連通混合室，第一冷媒孔連通外殼的內(nèi)腔，在外殼上設置有冷媒進口和冷媒出口，在石墨混酸筒上設置有石墨冷凝塊，在石墨冷凝塊上開設有若干物料冷凝孔和若干第二冷媒孔，物料冷凝孔和第二冷媒孔互相垂直且互不相通；

所述物料冷凝孔沿石墨濃酸稀釋冷卻器的軸向平行排列并貫穿石墨冷凝塊的上表面和下表面；

所述第一冷媒孔和第二冷凝孔均水平設置；

所述石墨混酸筒設置有連通混合室的濃酸進口管和進水管。

本申請中，在石墨混酸筒上設置了石墨冷凝塊，石墨冷凝塊上的物料冷凝孔用于冷凝進入其中的酸霧，與其垂直設置的第二冷媒孔作為冷卻水等冷卻介質(zhì)的通道，二通道互不相通，當本實用新型在工作時，首先將冷卻介質(zhì)通入第一冷媒孔和第二冷媒孔中，才將濃硫酸等濃酸和稀釋用水分別經(jīng)濃酸進口管和進水管送入石墨混酸筒的混合室內(nèi)，在混合過程中所生產(chǎn)的酸霧向上進入到石墨冷凝塊的冷凝孔中，由于石墨冷凝塊已處于低溫狀態(tài)，酸霧被冷凝成液體，返回到混合室內(nèi)，酸霧在冷凝過程中所釋放出的熱能被冷卻介質(zhì)吸收帶走，由于酸霧大部分甚至全部被冷凝回收，從上封頭的放空口排出的氣體大部分是隨濃硫酸和水進入到混合室內(nèi)的不凝性氣體，不含或僅含有少量的硫酸，從放空口排出的氣體進入到廢氣處理系統(tǒng)。

由于石墨冷凝塊的設置，使得至少大部分的酸霧得到回收，減少了物料的浪費，不但降低了對環(huán)境的污染，還降低了污水處理的費用。

進一步，所述石墨混酸筒包括筒狀的筒體，筒體的下部開設有環(huán)形槽，環(huán)形槽將筒體的下部形成為外筒和位于外筒內(nèi)部的內(nèi)筒，內(nèi)筒的下端面上設置有底板，底板與石墨冷卻塊之間設置有布液腔，在底板上開設有若干布液孔，石墨混酸筒的混合室經(jīng)布液孔連通布液腔；在內(nèi)筒上開設有溢流孔，溢流孔連通環(huán)形槽和混合室，環(huán)形槽連通布液腔。

設置環(huán)形槽并在環(huán)形槽的內(nèi)筒上開設溢流孔后，可使混合室內(nèi)存留一定高度的混合液以有利于混合均勻，并可有效地防止混合室內(nèi)酸液超過設定的高度，當混合室內(nèi)的酸液達到或超過溢流孔的高度后，酸液會從溢流孔流入到環(huán)形槽內(nèi)，并流到布液腔內(nèi)。設置底板并在底板上設置布液孔后，可避免酸液直接進入到石墨冷卻塊的冷卻孔內(nèi)，由于布液孔的設置，使得進入到布液腔內(nèi)的酸液得到控制，從而控制進入到冷卻孔內(nèi)的酸液；在本實用新型正常運行過程中，布液腔內(nèi)不存留酸液，從酸液中釋放出的不凝性氣體能夠進入到布液腔，然后從環(huán)形槽上的溢流孔進入到混合室內(nèi)，最后經(jīng)上封頭上的放空口排出。

進一步，所述外筒的下端面低于內(nèi)筒的下端面且低于底板的下表面。外筒、底板與石墨冷卻塊之間的空間形成布液腔。

或者布液腔的形成采用如下方式：沿石墨冷卻塊上端面的外緣向上延伸形成環(huán)狀凸起，石墨混酸筒支撐在該環(huán)狀凸起上。利用石墨冷卻塊上所形成的環(huán)狀凸起也可形成布液腔。

或者布液腔的形成采用如下方式：在石墨外筒與石墨冷卻塊之間設置有環(huán)形的石墨布液筒。

進一步，在石墨混酸筒上設置有第一安裝孔和第二安裝孔，所述第一安裝孔和第二安裝孔均為臺階孔，且臺階孔大端朝外，小端朝內(nèi)；濃酸進口管安裝在第一安裝孔上，在濃酸進口管的外壁設置為與第一安裝孔相適應的臺階狀，且濃酸進口管的外壁上的臺階面與第一安裝孔的臺階面密封接觸；進水管安裝在第二安裝孔上，在進水管的外壁設置為與第二安裝孔相適應的臺階狀，且進水管的外壁上的臺階面與第二安裝孔的臺階面密封接觸。利用臺階面的相互抵靠，可提高兩個安裝的密封性。

進一步，濃酸進口管的出口端的端面朝向斜上方，進水管的出口端的端面朝向斜上方。

濃酸進口管和進水管可以水平安裝，且濃酸進口管和進水管的中心軸線的高度相同，濃酸進口管的出口端的端面朝向斜上方，進水管的出口端的端面朝向斜上方。經(jīng)濃酸進口管和進水管進入的濃酸和水可直接接觸，所產(chǎn)生的酸霧直接向上進入到石墨冷凝塊中的冷凝孔中。

或者，濃酸進口管和進水管的端部封閉，在濃酸進口管的側(cè)壁上開設有濃酸出口，在進水管的側(cè)壁上開設有出水口，濃酸出口與出水口均朝向斜下方，且朝向同一方向。

兩進液管的端部封閉，而將液體出口開在側(cè)面，水平安裝時可使稀釋液在混合室內(nèi)旋轉(zhuǎn)流動，以利混合均勻。

附圖說明

圖1是本實用新型的一種實施例的結構示意圖。

圖2是圖1中A部分的局部放大圖，該圖中，將濃酸進口管和進水管單獨設置，以清楚顯示。

圖3是本實用新型中形成布液腔的第二種方式。

圖4是本實用新型中形成布液腔的第三種方式。

具體實施方式

實施例1：

參閱圖1和圖2，一種組合式石墨濃酸稀釋冷卻器，包括外殼35、設置在外殼內(nèi)的石墨冷卻塊50、安裝在石墨冷卻塊50上的石墨混酸筒30，石墨混酸筒30設置有混合室39，石墨冷卻塊50設置有若干物料冷卻孔51和第一冷媒孔53，物料冷卻孔51與第一冷媒孔53相互垂直且互不相通，物料冷卻孔51連通混合室39，第一冷媒孔連通外殼的內(nèi)腔，在外殼上設置有冷媒進口11和冷媒出口12。

在石墨混酸筒30上設置有石墨冷凝塊60，在石墨冷凝塊60上開設有若干物料冷凝孔61和若干第二冷媒孔62，物料冷凝孔61和第二冷媒孔62互不相通，

物料冷凝孔61沿石墨濃酸稀釋冷卻器的軸向平行排列并貫穿石墨冷凝塊60的上表面和下表面。

在石墨冷凝塊60的上端設置有上封頭17，上封頭17設置有冷凝腔19和連通冷凝腔的放空口13，上述石墨冷凝塊60的物料冷凝孔61連通所述冷凝腔19。放空口13設置在上封頭17的中心部；冷凝腔19呈上小下大的錐形。根據(jù)不同形式的上封頭，冷凝腔可以為圓錐形、方錐形、三角錐形，當然也可以為其它樣式的錐形。本實施例中冷凝腔19采用圓錐形。

在石墨混酸筒30上設置有連通混合室的濃酸進口管21和進水管22。

在本實施例中，石墨混酸筒30包括筒狀的筒體36，筒體36的下部開設有環(huán)形槽41，環(huán)形槽41將筒體36的下部形成為外筒38和位于外筒38內(nèi)部的內(nèi)筒37，內(nèi)筒37的下端面371上設置有底板43，底板43與石墨冷卻塊50之間設置有布液腔72，在底板43上開設有若干布液孔44，石墨混酸筒30的混合室39經(jīng)布液孔44連通布液腔72。在內(nèi)筒37上開設有溢流孔42，溢流孔42連通環(huán)形槽41和混合室39，環(huán)形槽39連通布液腔72。石墨混酸筒30的筒體36的內(nèi)周面的上部形成為傾斜面71，外筒38、底板43與石墨冷卻塊50之間的空間形成布液腔72。

外筒38的下端面381低于內(nèi)筒37的下端面371且低于底板43的下表面，在本實施例中，內(nèi)筒37的下端面371與底板43的下表面等高。外筒38、底板43與石墨冷卻塊50之間的空間形成布液腔72。

在外殼上設置有濃酸固定管31和進水固定管32。其中濃酸固定管31包括固定在外殼35上的第一鋼管311及固定在第一鋼管311上的第一法蘭312，進水固定管32包括固定在外殼35上的第二鋼管321及固定在第二鋼管321上的第二法蘭322。

在石墨混酸筒上對應于濃酸固定管31處開設有第一安裝孔33，在對應于進水固定管32處開設有第二安裝孔34，第一安裝孔33和第二安裝孔34均為具有一個臺階的臺階孔，且臺階孔的大端朝外，小端朝內(nèi)，即臺階孔的大端朝向混合室39的中心，小端朝向遠離混合室39的中心的方向。

濃酸進口管21的外壁設置為與第一安裝孔相適應的臺階狀，并在濃酸進口管21上安裝有第三法蘭212，濃酸進口管21的一端依次穿過第一鋼管311和第一安裝孔33后進入到混合室39內(nèi)，第三法蘭212和第一法蘭312用螺栓固定在一起，使?jié)馑徇M口管21的外壁上的臺階面213與第一安裝孔33的臺階面331密封接觸。

進水管22的外壁設置為與第二安裝孔相適應的臺階狀，并在進水管22上安裝有第四法蘭222，進水管22的一端依次穿過第二鋼管321和第二安裝孔34后進入到混合室39內(nèi)，第四法蘭222和第二法蘭322用螺栓固定在一起，使進水管22的外壁上的臺階面223與第二安裝孔34的臺階面341密封接觸。

濃酸進口管21和進水管22均水平安裝，且濃酸進口管和進水管的中心軸線的高度相同。

濃酸進口管21的出口端的端面214朝向斜上方，進水管22的出口端的端面224朝向斜上方。具體到本實施例中，濃酸進口管21的出口端的端面214與豎直面100之間的夾角α為30°，進水管22的出口端的端面224與豎直面100之間的夾角β為30°。

可以理解上述夾角a與夾角β可以不同，當然根據(jù)具體的要求也可以設置為20°、25°、35°或40°等其它角度。

在本實施例中，石墨冷凝塊的高度為400mm，根據(jù)稀釋酸量及原材料尺寸的不同，石墨冷凝塊的高度以300-800mm為宜。

石墨濃酸稀釋器的下端設置有下封頭18，在下封頭18上設置有連通石墨冷卻塊50的物料冷卻孔51的稀酸出口16。下封頭18的上端面抵靠在石墨冷卻塊50的下端面上。

在石墨濃酸稀釋器的頂端設置有頂部壓板24，頂部壓板24通過第一緊固裝置25與連接在外殼35上的第一連接件26上。在石墨濃酸稀釋器的下端設置有底部壓板27，底部壓板27通過第二緊固裝置29與連接在外殼35上的第二連接件28上。在頂部壓板24和底部壓板27的壓力作用下，從下到上依次疊加的下封頭18、石墨冷卻塊50、石墨混酸筒30、石墨冷凝塊60和上封頭17相互抵靠，形成一個整體。外殼35上的冷媒進口11和冷媒出口12通過石墨冷卻塊50上的第一冷媒孔53以及石墨冷凝塊60上的第二冷媒孔62相通。

在外殼35的底部還設置了排污口15，在外殼35的頂部還設置了排空口14。

在本實施例中，布液腔72由石墨混酸筒30下部的外筒38、底板43與石墨冷卻塊50之間的空間形成。根據(jù)不同的需要及加工方式的不同，布液腔還可以采用如下方式構成。

請參閱圖3，沿石墨冷卻塊94上端面的外緣向上延伸形成環(huán)狀凸起92，石墨混酸筒支撐在該環(huán)狀凸起92上，且石墨混酸筒下部的外筒91的下端面至少不低于底板93的下端面，凸起92、石墨冷卻塊94的上端面以及底板93之間的空間形成布液腔95。

當然，外筒91的下端面也可以低于底板93的下端面，此時，外筒、凸起、石墨冷卻塊的上端面以及底板之間的空間形成布液腔。

或者，請參閱圖4，在外筒81的下端面與石墨冷卻塊84的上端面之間設置環(huán)形的布液筒82，此時，布液筒82、底板83以及石墨冷卻塊84之間的空間形成布液腔85。

根據(jù)具體的需要，濃酸進口管和進水管的端部封閉，在濃酸進口管的側(cè)壁上開設有濃酸出口，在進水管的側(cè)壁上開設有出水口，濃酸出口與出水口均朝向斜下方，且朝向同一方向。