Способ концентрирования серной кислоты

 

Изобретение относится к области концентрирования растворов различных химических соединений и может быть реализовано в химической промышленности. Цель - предотвращение образования тумана серной кислоты в отходящих газах. Способ концентрирования серной кислоты включает повторяемый 3 - 4 раза цикл образования газожидкостной смеси посредством контактирования горячих топочных газов с водным раствором кислоты в режиме противотока и последующего сепарирования, причем газожидкостную смесь разделяют на жидкостный и дисперсный потоки с содержанием серной кислоты в дисперсном потоке 0,6-1,4 кг/м³ . Дисперсный поток отводят на последующую, а жидкостный - на предыдущую по отношению к направлению потока газов ступень. В результате предотвращается образование тумана серной кислоты в отходящих газах, а также снижается концентрация в них. 1 з.п.ф-лы, 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области концентрирования растворов различных химических соединений и может быть реализовано в химической промышленности.

Известен способ концентрирования серной кислоты, включающий многократно повторяемое барботирование раствора подвергаемой концентрированию кислоты горячими топочными газами в режиме противотока [1]. Недостатком данного способа является наличие тумана серной кислоты в отходящих газах, который является весьма агрессивным, вызывающим коррозию агентом и от которого трудно избавиться даже посредством установки дополнительного дорогостоящего оборудования (например, электрофильтров).

Наиболее близким к заявляемому является способ концентрирования серной кислоты, включающий многократно повторяемый цикл образования газожидкостной смеси посредством контактирования горячих топочных газов с водным раствором кислоты в режиме противотока и последующего полного сепарирования газожидкостной смеси [2]. Недостатком данного способа является наличие тумана серной кислоты в отходящих газах.

Целью изобретения является предотвращение образования тумана серной кислоты в отходящих газах.

Цель достигается тем, что в известном способе концентрирования серной кислоты, включающем многократно повторяемый цикл образования газожидкостной смеси посредством контактирования горячих топочных газов с водным раствором кислоты в режиме противотока и последующего сепарирования, на каждом цикле газожидкостную смесь разделяют на жидкостной и дисперсный потоки, массовую концентрацию серной кислоты в дисперсном потоке устанавливают 0,6- 0,4 кг/м³, причем дисперсный поток отводят на последующую, а жидкостной - на предыдущую по отношению к направлению потока газов ступень.

Кроме того цикл образования газожидкостной смеси и последующего сепарирования повторяют 3-4 раза.

В результате использования предлагаемого способа имеет место практически полное исчезновение тумана серной кислоты в отходящих газах при сохранении идентичного числа ступеней концентрирования, необходимых для получения серной кислоты требуемой концентрации, по сравнению с таковыми для способа-прототипа [2].

На чертеже представлена схема аппаратурного оформления способа концентрирования серной кислоты.

Установка для концентрирования серной кислоты содержит ряд концентраторов 1, имеющих вихревую зону 2 и зону 3 сепарации. Концентраторы 1 снабжены патрубком 4 для подвода горячих топочных газов, патрубком 5 для отвода дисперсного потока на последующую ступень, патрубком 6 для отвода жидкостного потока в патрубок 7 на предыдущей ступени. Для нагрева газов установка снабжена топкой 8. Для разделения дисперсного потока на газ и жидкость с последующей по ходу газа ступени установлен фильтр 9.

П р и м е р 1. Осуществляют концентpирование 70% серной кислоты, используя для этого четырехступенчатую схему. После прогрева системы потоком подаваемых из топки 8 горячих газов через патрубок 7 последнего по ходу газа концентратора 1 начинают подачу 70%-ной серной кислоты, которая захватывается потоком горячих газов, подаваемых через патрубок 4, и попадает в вихревую зону 2, где образуется вихревой восходящий газожидкостной поток, поступающий в зону 3 сепарации, где он подвергается сепарированию, при этом освобожденный от серной кислоты дисперсный поток через фильтр выбрасывается в атмосферу, а отсепарированная жидкость поступает в концентратор 1 предыдущей ступени, где захватывается потоком газов и попадает в вихревую зону 2, а образовавшийся вихревой восходящий газожидкостной поток далее попадает в зону 3 сепарации. В зоне 3 газожидкостной поток разделяют на жидкостную и дисперсную части с содержанием серной кислоты в дисперсном потоке после каждой ступени 0,6 кг/м³. Дисперсный поток поступает на последующую ступень. Жидкостная часть попадает через патрубок 7 на вход концентратора 1 предыдущей по ходу газа ступени, где смешивается с потоком газов, поступает в вихревую зону 2, зону 3 сепарации, где разделяется на жидкостную и дисперсную части с содержанием серной кислоты в дисперсном потоке 0,6 кг/м³. Дисперсный поток через патрубок 5 поступает в концентратор 1 последующей ступени. После первой по ходу газа ступени выводимую из концентратора 1 через патрубок 6 жидкостную часть охлаждают и она поступает в сборник концентрированной кислоты. В технологической схеме может быть 3-4 цикла. Варьируя количеством циклов, можно получить кислоту любой заданной концентрации.

Экспериментальные данные сведены в таблицу.

П р и м е р 2. Выполняют как и пример 1, но содержание серной кислоты в дисперсном потоке устанавливают равным 1,0 кг/м³.

П р и м е р 3. Осуществляют как и пример 1, но содержание серной кислоты в дисперсном потоке устанавливают равным 1,4 кг/м³.

П р и м е р 4 (сравнительный). Проводят по типу примера 1, но содержание серной кислоты в дисперсном потоке устанавливают равным 0,3 кг/м³.

П р и м е р 5 (сравнительный). Проводят как и пример 1, но содержание серной кислоты в дисперсном потоке устанавливают равным 1,8 кг/м³.

П р и м е р 6 (по прототипу). Осуществляют как в примере 1, но разделение газожидкостной смеси на дисперсную и жидкостную части в процессе сепарирования не производят.

Характеристики известного способа концентрирования серной кислоты для указанного случая также представлены в таблице.

Как видно из данных таблицы, использование предлагаемого способа позволяет полностью предотвратить образование тумана серной кислоты в отходящих газах и значительно - в 30-50 раз снизить содержание серной кислоты в отходящих газах по сравнению со способом-прототипом. В то же время существенными являются граничные заявляемые пределы: при снижении концентрации H₂SO₄ в дисперсном потоке ниже 0,6 кг/м³ имеет место туманообразование (пример 4), при повышении ее сверх 1,4 кг/м³ туман хотя и не образуется, но наблюдается снижение концентрации целевого продукта после соответствующего цикла по сравнению с таковой для случаев, когда концентрация H₂SO₄ в дисперсном потоке лежит в предлагаемых пределах (пример 5).

Формула изобретения

1. СПОСОБ КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ СЕРНОЙ КИСЛОТЫ, включающий многоступенчатое прямое контактирование исходной кислоты с потоком горячих топочных газов в режиме противотока и последующее сепарирование, отличающийся тем, что, с целью предотвращения образования сернокислотного тумана в отходящих газах, газожидкостную смесь на каждой ступени подвергают разделению на жидкостной и дисперсный потоки с подачей последнего на последующую ступень, а жидкостного - на предыдущую по отношению к направлению потока газов ступень, причем концентрацию серной кислоты в дисперсном потоке поддерживают равной 0,6 - 1,4 кг/м³.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что процесс ведут в 3 - 4 ступени.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3