Способ концентрирования серной кислоты

 

Изобретение относится к способам концентрирования серной кислоты и позволяет сократить газовые выбросы серной кислоты в атмосферу. Способ заключается в том, что исходную кислоту предварительно вакуумируют до остаточного давления 0,3-0,4 кПа, а затем нагревают в замкнутом объеме. При достижении требуемой температуры кислоту подают на форсунку, через которую она диспергируется в сушильной камере при давлении в ней 0,3- 0,4 кПа. За счет тепла, аккумулированного кислотой при нагреве, на выходе из форсунки происходит ее бурное вскипание, сопровождающееся испарением влаги. Образовавшиеся пары воды и серной кислоты поступают в конденсатор. Потери серной кислсУгы в данном способе составляют 0,16 10 г/с, тем самым снижаются выбросы ее в атмосферу. 1 ил. i Л

СО1ОЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09)®UGU

@11 4 С 01 В 17/88

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

»»» (21 ) 3916956/31-26 (22) 24.06.85 (46) 07.01.87..Бюл. 9 1 (71) Казанский химико-технологический институт им. С. И. Кирова (72) Р, Г. Сафин, В. П. Андрианов, В. Б. Пузаков, В. А. Лабутин, Л. Г. Голубев, P. У. Багаутдинов и Ю. M. Дерюжов (53) 661. 255(088. 8) (56) Амелин А, Г. Технология серной кислоты. — M. Химия, 1971, с. 383385.

Патент Японии М 56-22805, кл. С 01 В 17/88, 1971. (54) СПОСОБ КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ СЕРНОЙ

КИСЛОТЫ (57) Изобретение относится к способам концентрирования серной кислоты и позволяет сократить газовые выбросы серной кислоты в атмосферу. Спо» соб заключается в том, что исходную кислоту предварительно вакуумируют до остаточного давления 0,3-0,4 кПа, а затем нагревают в замкнутом объеме.

При достижении требуемой температуры кислоту подают на форсунку, через которую она диспергируется в сушильной камере при давлении в ней 0,30,4 кПа. За счет тепла, аккумулированного кислотой при нагреве, на выходе из форсунки происходит ее бурное вскипание, сопровождающееся испарением влаги. Образовавшиеся пары воды и серной кислоты поступают в конденсатор. Потери серной кислОты в данном способе составляют 0,16"

10 r/c, тем самым снижаются выбросы ее в атмосферу. 1 ил.

1 128151

Изобретение относится к способамконцентрирования серной кислоты.

Цель изобретения — сокращение газовых выбросов серной кислоты в атмосферу. 5

На чертеже представлена схема установки для осуществления предлагаемого способа.

Установка содержит приемную емкость 1, вакуумный насос 2, центро- !О бежный насос 3, манометр 4 с пределом измерений 0-30 атм, мановакуумметры 5 с пределом измерений (-1)-0-(+1,5) атм, емкость 6, сушильную камеру 7, конденсатор 8> два сборника: 9 — для концентрированной кислоты, 10 — для конденсата, термометр

11. Емкость 6 обогревается с помощью расположенного с внешней стороны корпуса теплового электронагревате- 20 ля 12 мощностью l 25 кВт. Корпус емкости 6 теплоизолирован и через трубопровод 13 и вентиль 14 соединяется с механической центробежной форсун—

25 кой 15. Крепление корпуса осуществляется с помощью штанги 16 на крышке 17 корпуса сушильной камеры 7. В верхней части корпуса емкости 6 расположен штуцер 18, через который подается кислота,и в котором закреплена гильза 19 с термометром 11. Для улучшения условий теплообмена между нагреваемым раствором и термометром гильза заполняется;составом; обладающим высокой теплопроводностью, например глицерином. Давление в емкости 6 измеряется манометром 4, а в емкости 1 и сушильной камере 7 — мановакуумметром 5.

Способ осуществляют следующим образом.

Исходную кислоту заливают в приемную емкость 1. Последнюю герметизируют и начинают ее вакуумирование. При достижении остаточного давления в сушильной камере 7 и приемной емкости 1 0,3-0,4 кПа вакуум-на- сос отключают. Отвакуумированную серную кислоту с помощью центробежного насоса 3 передавливают в емкость 6.

Последнюю герметизируют, заполняют гильзу 19 глицерином и устанавливают термометр 11. Чередованием включения и выключения теплового электронагревателя 12 обеспечивают равномерный прогрев кислоты в емкости до температуры нагрева, определяемой по формуле

1 2 ламп

r(--) т =т

m на кто

С+С (Ь) с где Т температура нагрева ки<— нагр лоты, при которой достигается требуемый влагосъем, С; г — теплота испарения воды из раствора серной кислоты, кДж/кг;

am — требуемый влагосъем, 7.; ш — количество серной кислоты в исходном водном растворе кислоты, Е;

С вЂ” теплоемкость воды, кДж/кг гр, С вЂ” теплоемкость серной кислоты, .кДж/кг гр;

m< — количество воды в исходном водном растворе кислоты, 7;

Т „ — температура кипения кислоты при ее распылении, ОС

При достижении требуемой температуры нагрева кислоту через вентиль

14 подают на форсунку 15, через которую она диспергируется в сушильной камере при давлении в ней 0,3-0,4 кПа.

Диспергирование кислоты осуществляют за счет давления паров, образовавшихся при ее нагреве в герметичной емкости 6. За счет тепла, аккумулированного кислотой при нагреве, на выходе из форсунки происходит ее бурное вскипание,.сопровождающееся испарением влаги. Полученная концентрированная кислота отводится со дна сушильной камеры в сборник 9.

Образовавшиеся пары воды и серной кислоты поступают в конденсатор 8, где конденсируют и отводятся в сборник 10. Заданное остаточное давление в сушильной камере поддерживают за счет конденсации испарившихся паров в конденсаторе, где в качестве холодильного агента используют воду при

20 С.

Вакуумирование исходной кислоты до остаточного давления 0,3-0,4 кПа обеспечивает такие условия, что воздух, выделяющийся при распылении кислоты, не накапливается в камере и конденсаторе из-за его полного растворения в продукте и конденсате и отвода вместе с ними. В случае поддержания давления свыше данного ин1281511 тервала увеличивается остаточная растворимость воздуха в кислоте, т.е. приход воздуха при распылении кислоты превышает его уход, за счет того, что растворимость воздуха в камере .и конденсаторе остается неизменной.

Нерастворяющийся воздух, постепенно накапливаясь, ухудшает условия теплообмена в камере и конденсаторе и, кроме того, вызывает выброс серной 10 кислоты. Вакуумирование до остаточного давления ниже данного интервала неэффективно из-за того, что дальнейшее уменьшение содержания воздуха в распыливаемой кислоте не сказыва- 15 ется на условиях тепло- и массообмена в сушильной камере и конденсаторе так как выделяющийся в этом случае воздух при постоянной его растворимости в камере и конденсаторе 20 полностью растворяется в продукте и конденсате и удаляется по мере их удаления.

Выбор интервала значений давления в сушильной камере 7 на уровне 0,30,5 кПа определяется тем, что при поддержании в сушильной камере остаточного давления свыше данного интервала увеличивается необходимая температура нагрева кислоты за счет 30 повышения температуры кипения кислоты при ее распылении.

Увеличение температуры нагрева ведет к повышению степени разложения серной кислоты. В результате концентрация нагреваемой кислоты уменьшается на 10-20%, вследствие испарения трехокиси серы, а это приводит к тому, что требуемая конечная концентрация не достигается, 40

Понижение давления ниже данного интервала ведет к уменьшению растворимости воздуха в продукте и конденсате. В результате накопление воздуха ведет к повьш ению давления в каме- 45 ре и конденсаторе, что является причиной возможного выброса серной кислоты. Кроме того, понижение давления, сопровождающееся уменьшением температуры кипения распыливаемой кислоты, 50 ведет к уменьшению температуры конденсации паров воды. Достижение такой температуры в конденсаторе связано с необходимостью увеличения расхода холодильного агента. 55

Температура нагрева кислоты, определяемая по формуле (1), обеспечивает поддержание оптимального режима концентрирования серной кислоты. При снижении температуры нагрева ниже значения, определяемого по формуле (1), снижается влагосъем лш из концентрируемой кислоты. Повышение температуры выше расчетной ведет к повышению степени разложения серной кислоты.

Пример . Осуществляют концентрирование 70%. серной кислоты до

92%. Исходная кислота при 18-20"С в объеме 4 л вакуумируется в приемной емкости до остаточного давления 0,30,4 кПа. Далее кислоту перекачивают в емкость 6 и нагревают до 244 С (значение определяют по формуле (I)).

После распыления кислоты в емкости 6 при давлении 0,3-0,4 кПа и конденсации паров воды и серной кислоты в конденсаторе 8 получают серную кислоту концентрацией 92%. Потери серной кислоты в предлагаемом способе составляют 0,16 10 г/с, что примерно в 3000 раз ниже, чем в известном, тем самым снижаются вредные выбросы в атмосферу.

Формула изобретения

Способ концентрирования серной кислоты, включающий распыление ее, нагрев, улавливание паров и тумана, отличающийся тем, что, с целью сокращения газовых выбросов в атмосферу, исходную кислоту предварительно вакуумируют до остаточного давления 0,3-0,4 кПа, затем нагревают в замкнутом объеме до температуры, определяемой соотношением где Т вЂ” температура нагрева кисеагр лоты, при которои достигается требуемый влагосъем, С;

T — температура кипения кислоты при ее распылении в сушильной камере, С;

r — теплота испарения воды Р из раствора серной кислс— ты, кДж/кг; ш — требуемый влагосъем, %, ш — количество серной кислоты в исходном водном растворе серной кислоты, %;

С вЂ” теплоемкость серной кислоты, кДж/кг гр;

) 2815 I 1

Составитель С. Липочкин

Редактор И. Горная Техред N.Õoäàíè÷

Корректор М. Самборская

Заказ 7198/17 Тираж 455

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектна я 4

С вЂ” тепМоемкость воды, кДж/кг . гр;

m11 -количество воды в исходном водном растворе серной кислоты,7., и распыливают в предварительно отвакуумированном объеме при остаточном давлении в нем 0,3

0,4 кПа.