Концентратор серной кислоты

 

Использование: в области химической технологии при производстве концентрированной серной кислоты в условиях повышения производительности и снижения содержания серной кислоты в обработанных казах. Сущность изобретения: концентратор содержит горизонтальных корпус и перегородки, разделяющие его на три ступени. Перегородки имеют каналы для перетока кислоты из ступени в ступень и окна для прохода газа. Средство для ввода кислоты выполнено на второй и третьей ступенях в виде системы форсунок, установленных в окнах для прохода газа. 6 ил.

Изобретение относится к области химической технологии и может быть использовано в производстве концентрированной серной кислоты.

В настоящее время для концентрирования регенерируемой серной кислоты в промышленности используют концентраторы, работающие на принципах барботажного, капельного или струйного теплообмена между горячими топочными газами и слабой серной кислотой [1] Таким концентраторам в той или иной мере присущ ряд недостатков: неполное использование тепла топочных газов, местный перегрев кислоты и ее разложение с выделением двуокиси серы, туманообразование серной кислоты. Эти недостатки влекут за собой необходимость установки дорогостоящего оборудования газоочистки и отрицательно влияют на экологическую обстановку.

Частично устранить указанные недостатки позволяет концентратор серной кислоты барабанного типа [2] Он содержит стальной горизонтально расположенный цилиндрический корпус футерованный огнеупорным кирпичом, разделенный вертикальными перегородками, имеющими в верхней части свободное сечение для прохода газов на три камеры. Для обеспечения контакта газа теплоносителя с жидкостью аппарата содержит контактные ступенчатые устройства, выполненные в виде щелевых зазоров, ограниченных, кроме первой камеры, нижним торцом каждой из двух перегородок, не доходящих до дна камер и верхними торцами переливных колодцев, которые обеспечивают необходимый уровень кислоты в третьей и второй камерах.

Разбавленная денитрованная серная кислота поступает в третью камеру концентратора, где подогревается и частично укрепляется при контактировании с горячими газами. Затем через переливной колодец и трубу в вертикальной перегородке, разделяющей третью и вторую камеры, она перетекает во вторую камеру и далее таким же образом из второй в первую.

Топочные газы по газоходу поступают в первую камеру, отдают в барботажном режиме тепло кислоте, одновременно отбирая у нее воду. Далее через щелевые зазоры газы проходят над поверхностью кислоты вторую и третью камеры и вместе с туманом серной кислоты выводятся на газоочистку.

Указанный аппарат позволяет производить 300 т/сутки 91%-ой серной кислоты и снизить, содержание тумана серной кислоты в отходящем на очистку газе до 0,5 г/м³.

Однако и при этой концентрации остается значительным расход газа, вследствие неэффективного процесса теплообмена между газом и жидкостью во второй т третьей камерах, что не позволяет повысить производительность установки концентрирования.

Задачей данного изобретения является повышение производительности при снижении содержания серной кислоты в отработанных газах.

Поставленная задача достигается тем, что средство для ввода кислоты выполнено в виде системы форсунок, установленных в окнах для прохода газа на второй и третьей ступенях.

На фиг. 1 представлен общий вид аппарата, на фиг. 2 разрез по А-А фиг. 1, на фиг. 3 разрез по Б-Б фиг. 1, на фиг. 4 разрез по В-В фиг. 1, на фиг. 5 разрез по Г-Г фиг. 1, на фиг. 6 разрез по Д-Д фиг. 1.

Аппарат содержит стальной горизонтально расположенный корпус 1, футерованный кислотоупорным материалом. Стенками 4 и 10 он разделен на три камеры I, II и III. В первой камере расположены трубы 2 для ввода топочных газов и труб 3 для отвода концентрированной серной кислоты. Стенка, разделяющая I и II камеры, имеет в центральной части окон 5 для прохода топочных газов, в которое выходят форсунки 6, соединенные через трубы 9 со II камерой. По ним кислота из камеры подается к форсунками 6, захватывается топочными газами, отбрасывается на перегородку 8, в виде пленки стекает вниз и по перетоку 7 попадает в I камеру. Перегородка 8 выполняет также роль "плотины", обеспечивающей необходимый уровень кислоты в камерах II и III.

Топочные газы с туманом серной кислоты, обогнув перегородку 8,попадают в окна II перегородки 10. В нем установлена форсунка 12 для подачи денитрированной серной кислоты. Внизу перегородки 10 имеется переток 14 для перехода кислоты из камеры III в камеру II. За перегородкой 10 расположена перегородка 17 имеющая в верхней части по краям два окна 18 с форсунками 18 для ввода денитрированной кислоты или купоросного масла, а между ними, выполненную с зазором кирпичную стенку 21. В нижней части перегородки 17 также имеется переток для кислоты 20. Содержащаяся в топочных газах, выходящих из окна 18, серная кислота при встрече со стенкой 21 отделяется от газа и в виде тонкой пленки стекает вниз.

Для этой же цели служат две перегородки 15 расположенные в конце камеры III, выложенные поверх уровня жидкости в камере с зазором, как и стенка 21. В нижней части перегородок 15 имеется переток для кислоты 16.

Благодаря описанной конструкции удалось обеспечить эффективный теплообмен между имеющей развитую поверхность пленки кислоты и топочными газами во II и III камерах концентратора при одновременном снижении содержания тумана серной кислоты в отходящих газах.

Такой эффект достигнут за счет установки в камере II перегородки 8 с перетоками для кислоты 9, обеспечивающих пленочный контакт топочных газов и кислоты и поддержание ее на определенном уровне и трех перегородок 17 и 15 в сочетании с форсунками 12 и 19, также создающих пленочный контакт топочных газов и кислоты в камере III, взамен менее эффективного струйного.

Следует отметить, что предлагаемая конструкция является наиболее оптимальной по производительности и содержанию кислоты в отходящих газах.

Формула изобретения

Концентратор серной кислоты, содержащий горизонтальный корпус, средства для ввода и вывода газообразного теплоносителя и кислоты, перегородки, разделяющие корпус на три ступени, при этом перегородки имеют каналы для перетока кислоты из ступени в ступень и окна для прохода газа, отличающийся тем, что средство для ввода кислоты выполнено в виде системы форсунок, установленных в окнах для прохода газа на второй и третьей ступенях.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6