005505 - 1 - Сущность изобретения Настоящее изобретение

005505
Сущность изобретения
Настоящее изобретение относится к теплообменнику пластинчатого типа, содержащему множество
установленных параллельно металлических пластин, между которыми поочередно сформированы пропускающие холодные камеры для охлаждающей жидкости и пропускающие горячие камеры для охлаждаемой горячей жидкости, кожух, окружающий пластины и включающий линии подачи и линии выпуска
жидкостей, первый распределительный канал для подачи горячей жидкости в горячие камеры, второй
распределительный канал для подачи охлаждающей жидкости в холодные камеры, первый коллекторный канал для выпуска охлажденной горячей жидкости и второй коллекторный канал для выпуска охлаждающей жидкости.
Настоящее изобретение направлено на защиту такого теплообменника пластинчатого типа от коррозии, вызванной в результате воздействия серной кислоты. В соответствии с настоящим изобретением
эта цель достигается тем, что металлические пластины и кожух имеют конструкцию, обеспечивающую
пропускание серной кислоты в качестве горячей жидкости и пропускание воды в качестве охлаждающей
жидкости, причем область, через которую пропускают серную кислоту, содержит по меньшей мере один
металлический катод и один контрольный электрод, и по меньшей мере половина металлических пластин содержит электрический контакт, соединенный с анодом регулируемого источника постоянного
напряжения, при этом металлический катод также электрически соединен с источником постоянного
напряжения, а источник постоянного напряжения содержит регулятор напряжения, электрически соединенный с контрольным электродом.
Предпочтительно металлический катод расположен в первом распределительном канале и/или в
первом коллекторном канале, где он находится в непосредственном контакте с серной кислотой. В частности, в случае металлических пластин с большой поверхностью предпочтительно пропускать металлический катод через множество горячих камер, причем этот металлический катод электрически изолирован от металлических пластин. При этом обеспечивается его контакт с серной кислотой, протекающей в
камерах.
Металлические пластины с анодной защитой, на которых установлены соответствующие электрические контакты, могут содержать, например, 2-5 электрических контактов на пластину, когда требуется
обеспечить относительно равномерную защиту от коррозии во всех областях такой пластины. На кожухе
также может быть установлен один или несколько электрических контактов, соединенных с регулируемым источником постоянного напряжения, для обеспечения анодной защиты. Предпочтительно все металлические пластины должны иметь анодную защиту. Благодаря анодной защите, на стороне, обращенной к потоку серной кислоты, образуется слой оксида металла, и этот слой оксида металла предотвращает коррозию.
Теплообменник пластинчатого типа с защитой от коррозии, в соответствии с настоящим изобретением, может использоваться например, в установках для производства серной кислоты, в которых требуется обеспечить охлаждение с помощью косвенного теплообмена серной кислоты с содержанием H2SO4
в диапазоне от 90 до 100 мас.% и с температурой в диапазоне от 140°С до точки кипения. Пластины могут быть изготовлены из легированной стали, которая, кроме железа, в частности, содержит такие легирующие элементы как хром, никель и молибден.
Краткое описание чертежей
Варианты выполнения теплообменника пластинчатого типа будут описаны ниже со ссылкой на
чертежи, на которых
фиг. 1 схематично изображает вид в разрезе теплообменника пластинчатого типа;
фиг. 2 - вариант компоновки металлического катода; и
фиг. 3 - вид в продольном разрезе контрольного электрода.
Подробное описание изобретения
Теплообменник (1) пластинчатого типа по фиг. 1 содержит кожух (2), содержащий линию (3) подачи и линию (4) выпуска для охлаждаемой горячей серной кислоты, а также линию (5) подачи и линию (6)
выпуска для охлаждающей воды. В кожухе (2) установлены параллельные металлические пластины (7),
между которыми образованы горячие камеры (8), предназначенные для пропускания охлаждаемой серной кислоты, и холодные камеры (9) для прохождения охлаждающей воды. Кислота поступает по линии
(3) подачи и, прежде всего, попадает в первый распределительный канал (10), из которого она протекает
через горячие камеры (8) в первый коллекторный канал (11) и выходит из теплообменника (1) через линию (4) выпуска. Охлаждающая вода поступает в теплообменник (1) по линии (5) подачи и проходит
через второй распределительный канал (13) в холодные камеры (9), затем она поступает во второй коллекторный канал (4) и далее в линию (6) выпуска.
Первый металлический катод (16) установлен в первом распределительном канале (10) так, что этот
металлический катод проходит через кожух (2) и изолирован от него. Второй металлический катод (17)
установлен аналогично в первом коллекторном канале (11). При работе теплообменника (1) оба катода
(16) и (17) находятся в контакте с серной кислотой, коррозионное воздействие которой должно быть остановлено. В области контакта с серной кислотой катоды изготовлены из нержавеющей стали, например
из стали, устойчивой к водородной хрупкости, и за пределами кожуха (2) они соединены с отрицатель-1-
005505
ными выводами (19) и (19а) регулятора (20) напряжения с помощью электрических линий (18) или (18а).
Регулятор напряжения содержит известный регулируемый источник постоянного напряжения, положительный вывод (21) которого соединен с помощью электрической линии (22) с электрическими контактами (23) защищаемых металлических пластин (7). На кожухе (2) также установлен электрический контакт (23а) для обеспечения анодной защиты от коррозии. В отличие от изображения, представленного на
чертеже, каждая из защищаемых пластин (7) может иметь множество электрических контактов (23), например, на каждой пластине может быть установлено от 2 до 5 электрических контактов, соединенных с
положительным полюсом (21). В большинстве случаев контакты (23) предпочтительно располагать на
кромках пластин для обеспечения конструктивно простой реализации анодной защиты.
Регулятор (20) напряжения содержит соединитель (25) с электрической линией (26), которая подключена к контрольному электроду (27). Контрольный электрод (27) обеспечивает измерительную базу
для регулятора (20) напряжения, и как известно, может представлять собой, например, каломельный
электрод, электрод из Hg/Hg2SO4, или может быть выполнен в виде кадмиевого стержня, как показано на
фиг. 3. Кадмиевый стержень (30) установлен на кожухе (32) и электрически изолирован от него с помощью изолятора (31), и, кроме того, содержит мембрану (33). Эта мембрана выполнена проницаемой для
серной кислоты, так что кадмиевый стержень (30) постоянно погружен в серную кислоту, протекающую
вдоль него. Потенциал, образующийся на этом электроде, поступает на регулятор (20) напряжения по
электрической линии (26).
В случае металлических пластин большого размера, в средней области поверхности пластины обеспечивается меньшая степень анодной защиты, чем в непосредственной близости к кромке пластины. В
этом случае для получения достаточного анодного тока, для обеспечения требуемой защиты от коррозии,
также может быть предпочтительно установить металлический катод, проходящий через среднюю область пластин (7), как схематично показано на фиг. 2. Такой катод выполнен в виде металлического
стержня (16а), электрически изолированного от пластин (7). Благодаря этому, может быть точно установлен анодный ток в требуемой области пластины, подверженной коррозии.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Теплообменник пластинчатого типа, содержащий множество параллельных металлических пластин, между которыми поочередно сформированы пропускающие холодные камеры для охлаждающей
жидкости и пропускающие горячие камеры для охлаждаемой горячей жидкости, кожух, окружающий
пластины и включающий линии подачи и линии выпуска жидкостей, первый распределительный канал
для подачи горячей жидкости в горячие камеры, второй распределительный канал для подачи охлаждающей жидкости в холодные камеры, первый коллекторный канал для выпуска охлажденной горячей
жидкости и второй канал сбора для выпуска охлаждающей жидкости, причем металлические пластины и
кожух выполнены с возможностью пропускания серной кислоты в качестве горячей жидкости и пропускания воды в качестве охлаждающей жидкости, причем область, через которую пропускают серную кислоту, содержит по меньшей мере один металлический катод и один контрольный электрод, а каждая по
меньшей мере из половины металлических пластин имеет множество электрических соединений с анодом регулируемого источника постоянного напряжения, при этом металлический катод также соединен с
источником постоянного напряжения, а источник постоянного напряжения содержит регулятор напряжения, электрически соединенный с контрольным электродом.
2. Теплообменник пластинчатого типа по п.1, отличающийся тем, что металлический катод расположен в первом распределительном канале.
3. Теплообменник пластинчатого типа по п.1 или 2, отличающийся тем, что металлический катод
расположен в первом коллекторном канале.
4. Теплообменник пластинчатого типа по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что
металлический катод проходит через множество горячих камер и электрически изолирован от металлических пластин.
5. Теплообменник пластинчатого типа по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что
каждая из множества металлических пластин содержит от 2 до 5 электрических контактов.
-2-
005505
Фиг. 1
Фиг. 2
Фиг. 3
Евразийская патентная организация, ЕАПВ
Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2/6
-3-