Способ концентрирования серной кислоты

СО 1 ОЭ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК А Д 14 СО В 1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ОБРЕТЕНИЯ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВа с цс(57) Изобретение относитсбам концентрирования серн и позволяет сократить газовые выбро сы 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 0,3- 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 кислоты в данном способе составляют 0,16 1 О г/с, тем самым снижаются выбро 4сы ее в атмосферу. 1 ил.128151Изобретение относится к способам- концентрирования серной кислоты.Цель изобретения - сокращение газовых выбросов серной кислоты в атмосферу. 5На 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 сборни ка: 9 - для концентрированной кислоты, 10 - для конденсата, термометр 11, Емкость 6 обогревается с помощью расположенного с внешней стороны корпуса теплового электронагревате ля 12 мощностью 1,25 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 5.40Способ 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 фор- муле 1 2дгпг( )т =тф 1 пнаР кко П 1 фС,+С (-)сгде Т температура нагрева киевнаг рлоты, при которой достигается требуемый влагосъем, С;г - теплота испарения водыиз раствора серной кислоты, кДж/кг;дш - требуемый влагосъем, 7.;ш - количество серной кислоты в исходном водном растворе кислоты, 7.;С - теплоемкость воды,кДж/кг гр;С с - теплоемкость серной кислоты, кДж/кг гр;ш - количество воды в исходном водном растворе кислоты, 7;Т- температура кипения кислоты при ее распылении,При достижении требуемой температуры нагрева кислоту через вентиль14 подают на форсунку 5, через которую она диспергируется в сушильнойкамере при давлении в ней 0,3-0,4 кПа.Диспергирование кислоты осуществляютза счет давления паров, образовавшихся при ее нагреве в герметичнойемкости 6. За счет тепла, аккумулированного кислотой при нагреве, навыходе из форсунки происходит ее бурное вскипание, сопровождающееся испарением влаги. Полученная концентрированная кислота отводится со днасушильной камеры в сборник 9.Образовавшиеся пары воды и сернойкислоты поступают в конденсатор 8,где конденсируют и отводятся в сборник 10. Заданное остаточное давлениев сушильной камере поддерживают засчет конденсации испарившихся паровв конденсаторе, где в качестве холодильного агента используют воду при20 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 ин 12815 1тервала 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 1 О кислоты, Вакуумирование до остаточного давления ниже данного интервала неэффективно из-за того, что дальнейшее уменьшение содержания воздуха в распыливаемой кислоте не сказыва ется на условиях тепло- и массообмена в сушильной камере и конденсаторетак 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 0,3- 25 0,5 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 10-207., вследствие испарения трехокиси серы, а это приводит к тому, что требуемая конечная концентрация не достигается, 40Понижение давления ниже данногоинтервала ведет к уменьшению растворимости воздуха в продукте и конденсате. В результате накопление воздуха ведет к повьшению давления в каме 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. Приснижении температуры нагрева нижезначения, определяемого по формуле(1), снижается влагосъем ьш из концентрируемой кислоты. Повышение температуры выше расчетной ведет к повышению степени разложения сернойкислоты,П р и м е р . Осуществляют концентрирование 707, серной кислоты до927 Исходная кислота при 18-20"С вобъеме 4 л вакуумируется в приемнойемкости до остаточного давления 0,30,4 кПа. Далее кислоту перекачиваютв емкость 6 и нагревают до 244 С(значение определяют по формуле (1.После распыления кислоты в емкости 6при давлении 0,3-0,4 кПа и конденсации паров воды и серной кислоты вконденсаторе 8 получают серную кислоту концентрацией 927. Потери сернойкислоты в предлагаемом способе составляют О,610г/с, что примернов 3000 раз ниже, чем в известном,тем самым снижаются вредные выбросыв атмосферу.Формула изобретенияСпособ концентрирования сернойкислоты, включающий распыление ее,нагрев, улавливание паров и тумана,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью сокращения газовых выбросов ватмосферу, исходную кислоту предварительно вакуумируют до остаточного давления 0,3-0,4 кПа, затем нагревают в замкнутом объеме до температуры, определяемой соотношением где Т - температура нагрева киснагрлоты, при которой достигается требуемый влагосъем, С;Т- температура кипения кислоты при ее распылениив сушильной камере, С;г - теплота испарения водыРиз раствора серной кислоты, кДж/кг;ьш - требуемый влагосъем, 7.;ш - количество серной кислоты в исходном водном растворе серной кислоты, 7;С - теплоемкость серной кислоты, кДж/кг гр;1281511 С- теплоемкость воды,кДж/кг гр;в -количество воды в исходном водном растворе серной кислоты,7.,Составитель С. ЛипочРедактор И, Горная Техред М.Ходанич орректор М. Самбор одписн Заказ 7198/1 ного комитета ений и открыт Раушская наб. 4/5 11303 е, г. Ужгоро Проектная,роизводственно-полиграфическое предприя Тираж НИИПИ Государстве о делам изобре Москва р Ж 35 ри распыливают в предварительноотвакуумированном объеме при остаточном давлении в нем 0,30,4 кПа.