Аппарат для очистки азотной кислоты Советский патент 1984 года по МПК B01D53/18 C01B21/46 

(Х 00 1, Изобретение относится к аппарата химической технологии и может быть применено для получения азотной кис лоты особой чистоты. Известен аппарат для получения воды высокой чистоты, содержащий перегонную колбу, конденсатор, бутыль для приема и хранения чистой воды, соединительные приспособления фильтрующее устройство Cl3. Известен аппарат для очистки азотной кислоты, содержащий дегазатор, испаритель кислоты с насадкой, конденсатор, разбавитель кислоты, холодильную установку, патрубки вво сырья и вывода продукта Г23. Недостатком известной установки является то, что для проведения про цесса очистки необходимо иметь подвод энергии извне в виде пара или других источников, а для протекания процессов конденсации и охлаждения холодильную установку. Цель изобретения - снижение энер гозатрат.путем использования тепла фазовых переходов и упрощения схемы Указанная цель достигается тем, что аппарат для очистки азотной кис лоты, содержащий дегазатор, испаритель кислоты, расположенную над ним насадку, конденсатор, смесительную трубу, патрубки ввода сырья и вывод продукта, снабжен кольцевым испарителем воды и насадкой, расположенной над ним, горизонтальной перегородкой, установленной под испарителем кислоты с кольцевым зазором, а конденсатор размещен внутри испарителя воды, при этом конденсатор и испаритель кислоты выполнены кониче кими, а смесительная труба проходит через насадки. Кроме того, патрубки ввода сырья и вывода продукта выполнены в виде коаксиально размещенных один внутри другого цилиндров. Причем смеситальная труба снабже на рубашкой. Выполнение конденсатора и испари теля кислоты коническими увеличивае поверхность теплообмена. Размещение конденсатора внутри кольцевого испарителя воды позволяет испарять воду за счет конденсации смеси паро воды и кислоты. Размещение смесительной трубы в центре насадок позволяет отбирать пары кислоты после промывки на на842садке и смешивать их с парами воды, перепускаемыми Ч;ерез рубашку. Выполнение патрубков ввода сырья и вывода продукта в виде коаксиально размещенных один внутри другого цилиндров позволяет использовать тепло продуктов для предварительного нагрева сырья. Отделение насадочной промывной колонны воды горизонтальной перегородкой от испарителя кислоты позволяет испарять кислоту за счет тепла конденсации паров воды и конденсат подавать на орошение насадки. На чертеже изображен V -аппарат для очистки азотной кислоты. Аппарат включает патрубки 1 и 2 ввода исходной кислоты, центральную трубку 3, испаритель 4 кислоты, патрубок 5 вывода дренажной горячей кислоты, патрубок 6 вывода готового продукта, дренажную трубку 7, насадку 8 для промывки паров кислоты, смесительную трубу 9, регулировочньй клапан 10, конденсатор кислоты 11, патрубок 12 ввода сырьевой воды, кольцевой испаритель 13 воды патрубок 14 вывода дренажной воды, патрубок 15 вывода воды особой чистоты, насадку 16 кольцевого испарителя воды, горизонтальную перегородку 17, рубашку 18 смесительной трубы, отверстия 19 ввода паров воды на смешение, теплообменник-рекуператор 20, центральный канал 21 теплообменника, нагреватель 22, газоотводную трубку 23 на центральной трубе 3, воздушники 24, регулятор 25 давления, маностат 26. Теплообменник-рекуператор 20 расположен в нижней части аппарата и выполнен в Ёиде коаксиально размещенных один внутри другого цилиндров, центральные из которых сужаются кверху. Аппарат работает следующим образом. Концентрированная азотная кислота по патрубкам 1 и 2 через центральную трубу 3 направляется в испаритель 4, по пути дегазируясь в процессе нагрева до температуры кипения за счет охлаждения кислоты, дренируемой из испарителя 4 через дренажную трубку 7 по патрубку 5, и сконденсированной разбавленной азотной кислоты особой чистоты, сливаемой по . патрубку 6.

В испарителе 4 испаряется менее 50% азотной кислоты, остальная дренируется через дренажную трубку 7 и патрубок 5 для обеспечения постоянства испаряемой кислоты по примеся и предотвращения их накопления в массе испаряемой кислоты.

Испарившаяся кислота промывается на насадке 8 и по трубе 9 смешени направляется в среднюю часть трубы, где смешивается с расчетным количеством водяного пара, перепускаемого через отверстия 19 регулировочным клпаном 10.

В зоне смешения паров азотной кислоты с парами воды выделяется теплота разбавления, в результате чего в зависимости от давления системы повьппается температура смеси, например при атмосферном давлении в пределе до 122. Пары разбавленной до 68-70%-ной концентрации азотной кислоты конденсируются на внутренней поверхности конденсатора 11 и частично на наружной поверхности патрубка 2. Конденсат, охлаждаясь, передает тепло воде, подаваемой по патрубку 12 в испаритель 13, и кислоте, подаваемой .по патрубку 2 и центральной трубе. 3 в испаритель 4, нагревая кислоту и воду до температуры кипения, иохлажденный в виде .продукционной азотной кислоты особой чисто ты сливается через патрубок 6 в сборник для розлива в потребительску тару.

Вода, необходимая для смешения и замыкания теплового баланса, направляется по патрубку 12, нагревается до температуры кипения за счет тепла конденсации паров разбавленной азотной кислоты особой чистоты, стекающей по патрубку 6, и тепла воды, дренируемой по патрубку 14 из испарителя воды- 13, а также тепла кон- денсата водяного пара, сконденсиро-. ванного на поверхности испарителя кислоты 4 и сливаемого в виде воды особой чистаты по патрубку 15. От подаваемой воды 49% испаряется за счет тепла конденсации при 122 паров разбавленной азотной кислоты

особой чистоты, остальное количество воды дренируется из испарителя 13 по патрубку 14, нагревая свежую подаваемую по патрубку 12 воду.

Испарившаяся вода промывается на насадке 16, конденсируется частично на наружной поверхности испарителя 4 кислоты, обеспечивая фазовый переход сырьевой азотной кислоты.

Сконденсированные пары в виде воды особой чистоты собираются на перегородке 17, стекают в патрубок 15, передают тепло охлаждения сырьевой воде, поднимающейся по патрубку 12, ив виде продукционной воды особой чистоты сливаются в сборник.

Другая часть водяных паров, промытых на насадке 16, перепускается через регулирующий вентиль 10 в канал между рубашкой 18 и трубой 9 смещения, по которому перемещается вниз через отверстия 19 и трубу 9 смешения, где смешивается с парами кислоты. Для пуска агрегата сырьевая азотная кислота до наладки режима перепускается в испаритель 4 кислоты через патрубок 1. Во внутренней полости центрального канала теплообменника 21 установлен нагреватель 22.

Для вывода газов и несконденсированных паров, контроля процесса и создания перепада давления между парами и кислотой установлена на центральной трубе 3 газоотводная трубка 23, воздушники 24 и регулятор 25 давления с маностатом 26 между ними.

Вследствие исключения затрат энергии извне, которые в данном случае, равны нулю, за счет экономии затрат энергоресурсов, т.е. пара, холода, воды, использование такого аппарата позволяет снизить стоимость азотной кислоты на 211 руб. 17 коп./т продукта.

Экономия энергозатрат на 1 т готовой продукции равна затратам на 1 т продукта по прототипу, т.е. пара на 5,6 мгкк, воды на 2,0 тыс.м, электроэнергии на 3,-6 тыс; кВтч, холода на 5,46 тыс. кВтч.

23

1. АППАРАТ ДЛЯ ОЧИСТКИ АЗОТНОЙ КИСЛОТЫ, содержащий дегазатор, испаритель кислоты, расположенную над ним насадку, конденсатор, смесительную трубу, патрубки ввода сьфья и вывода продукта, отличающийся тем, что, с целью снижения энергозатрат путем использования тепла фазовых переходов и упрощения схемы, он снабжен кольцевым испарителем воды и насадкой, размещенной над ним, горизонтальной перегородкой, установленной под испарителем кислоты с кольцевым зазором, а конденсатор размещен внутри испарителя воды, при этом конденсатор и испаритель кислоты выполнены коническими, а смесительная труба проходит через насадки. 2.Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что патрубки ввода сырья и вывода продукта выполнены в виде коаксиально размещенных i один внутри другого цилиндров. 3.Аппарат по п. 1, о т л и ч а(Л ю щ и и с я тем, что смесительная С труба снабжена рубашкой.