Концентратор серной кислоты Советский патент 1989 года по МПК B01D1/14 B01J10/00 

Изрбретение относится к концентрированию растворов серной кислоты.

Цель изобретения - снижение потерь серной кислоты путем уменьшения образования сернокислотного тумана при концентрировании.

На фиг. 1 представлен концентратор серной кислоты, поперечное сечение ; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1.

Концентратор содержит горизонтально расположенную обечайку 1, футерованную кислотоупорным материалом, вдоль оси которой расположены газораспределительные 2 и циркуляционные 3 перегородки. Перегородки 2 снабжены окнами 4 для прохода газа и герметично соединены с обечайкой и обоими днищами. Окна в распределительной перегородке выполнены на одном уровне, причем для обеспечения гидрозатвора нижний срез окон расположен выше нижнего среза циркуляционной перегородки. Перегородки 3 в верхней и нижней частях имеют зазоры относительно обечайки и соединены с днищами 5. Перегородки 2 и 3 образуют зону 6 концентрирования. Сливная зона 7 ограничена перегородками 3. Концентратор снабжен штуцерами для входа 8 и выхода 9 газа, а также штуцерами для ввода 10 и выхода 1 1 и слива 12 кислоты.

Концентратор работает следующим образом.

При подаче газа в концентратор через штуцер 8 газ оттесняет находящуюся там жидкость до уровня окон 4 и поступает в зону б концентрирования, В этой зоне формируется восходящий газожидкостный поток. При этом жидкость из сливной зоны 7 через нижний зазор циркуляционной перегородки 4 поступает, в зону 6 концентрирования и увлекается вверх. На выходе из зоны концентрирования газожидкостная смесь сепарируется, газ удаляется через штуцер 9, а жидкость снова поступает в сливную зону 7. Таким образом обеспечивается циркуляция жидкости. По жидкости концентратор работает в проточном режиме. Исходный раствор поступает в концентратор через штуцер 10 и совершает в аппарате перекрестно-прямоточное движение по направлению к противоположному днищу. Концентри

5

0

5

0

рованный раствор отводится через штуцер 11.

Окна в газораспределительной пе-. регородке выполняются на длине 1 ы 0,6-0,8 от4 общей длины перегородки со стороны, противоположной штуцеру для отвода газа. Расположение окон в перегородке на длине более 0,8 от общей длины перегородки.приводит к резкому увеличению брызго- уноса в аппарате.

В табл. 1 приведены экспериментальные данные JTO брызгоуносу, где 1 - относительное расстояние, характеризующее расположение окон , (1, - расстояние от днища аппарата, на котором расположены окна; L - общая длина перегородки); В - относительные потери жидкости за счет брызгоуноса.

Если сделать проход газа в перегородке на длине менее 0,6 длины газораспределительной перегородки, то это значительно снизит активную зону концентрирования, а также резко увеличит гидравлическое сопротивление аппарата.

В табл. 2 приведены данные по (гидравлическому сопротивлению, i

Высота циркуляционных перегородок составляет 0,5-0,75 внутреннего диаметра обечайки.

Увеличение высоты циркуляционной перегородки более 0,75 внутреннего

5 диаметра обечайки уменьшает величину верхнего и нижнего зазора между циркуляционной перегородкой и обечайкой, что ухудшает условия сепарации и перетока кислоты. Кроме того, увели0 чение высоты газлифтной зоны при прочих равных условиях приводит к росту расхода транспортируемой в газлифте жидкости, что вызывает увеличение брызгоуноса в аппарате, Как

5 показали экспериментальные исследования увеличение высоты циркуляционной перегородки более 0,75 внутреннего диаметра обечайки приводит к резкому увеличению брызгоуноса.

0 В табл. 3 приведены данные по брызгоуносу,

где В - потери жидкой фазы с брызгами, %; h - относительная высота циркуля5 ционной перегородки, м/м,

Уменьшение высоты циркуляционной перегородки менее 0,5 внутреннего диаметра аппарата приводит к значительному снижению расхода транспортируемой в газлифте жидкости. Экспериментальные данные по расходу транспортируемой в газлифте жидкости приведены в табл. 4.

Значительное снижение транспортируемой в газлифте жидкости (Рж)приводит к резкому снижению кратности циркуляции жидкости в аппарате, образованию застойных зон и снижению эффективности работы аппарата.

Применение предлагаемого концентратора позволяет организовать боковой подвод газа в зону концентрирования, Боковой подвод характеризуется отсутствием газового кратера с малоподвижной поверхностью жидкости в зоне подвода газа, В зоне концентрирования существует направленный восходящий поток жидкости, поэтому топочный газ в месте подвода соприкасается с постоянно движущейся и обновляющейся поверхностью жидкости. Имеет место интенсивное обновление межфазной поверхности, величина которой составляет 250-280 мг/м3. Образование развитой поверхности контакта фаз между газом и жидкостью позволяет более равномерно распределить тепловой поток подводимого газа.

Таким образом, наличие движущегося потока жидкости, постоянно обновляющейся, и развитой поверхности контакта фаз позволяет исключить локальные перегревы кислоты, что снижает образование сернокислотного тумана в 5-6 раз, а следовательно,

0

5

0

5

0

5

0

уменьшает потери серной кислоты при концентрировании.

Формула изобретения

1.Концентратор серной кислоты, содержащий горизонтальную цилиндрическую обечайку с днищами, вертикальные газораспределительные перего родки, герметично соединенные с обечайкой и выполненные с окнами для прохода газа, вертикальные циркуляционные перегородки, штуцеры для ввода и вывода газа и жидкости, о т- личающийся тем, что, с целью снижения потерь серной кислоты путем уменьшения образования серно-. кислотного тумана при концентрировании, газораспределительные и циркуляционные перегородки установлены вдоль оси обечайки и герметично соединены с обоими днищами, при этом циркуляционные перегородки установлены на расстоянии от внутренней поверхности обечайки с образованием каналов для прохода выпариваемой жидкости.

2.Концентратор по п.1, о т л и- чающийся тем, что окна в газораспределительных перегородках ВЫПОЛНЕНЫ вдоль нижнего края циркуляционных перегородок со стороны, противоположной штуцеру для отвода газа, на участке, равном 0,6-0,8 всей длины перегородки.

3.Концентратор по п.1, отличающийся тем, что высота циркуляционных перегородок составляет 0,5-0,75 внутреннего диаметра обечайки.

Таблица 1

Изобретение касается концентрирования серной кислоты и позволяет снизить потери серной кислоты. При подаче газа в концентратор через штуцер 8 газ оттесняет находящуюся там жидкость до уровня окон 4 и поступает в зону концентрирования 6. В этой зоне формируется восходящий газожидкостный поток. При этом жидкость из сливной зоны 7 через нижний зазор циркуляционный перегородки 4 поступает в зону концентрирования 6 и увлекается вверх. На выходе из зоны концентрирования газожидкостная смесь сепарируется, газ удаляется через штуцер 9, а жидкость снова поступает в сливную зону 7. Таким образом обеспечивается циркуляция жидкости. Исходный раствор поступает в концентратор через штуцер 10 и совершает в аппарате перекрестно- прямоточное движение по направлению к противоположному днищу. Концентрированный раствор отводится через штуцер 11. 2 з.п. ф-лы, 3 ил., 4 табл.

тугут ут

-JP.

.ст. 305 200 1, м/м0,4 0,5

Опыт

ТаблицаЗ

i±jjiiiZi:iriziL

h, м/м 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 в« 0,83 1,011,09 1,25 1,52 3,43 5,94

16090 858080

0,6 0,7 0,8 |0,91,0

А-А

Фиг.2

6-6

5 Л ЛI Л J 6Л ltlAdыO лJЫlkJt Hf

Таблица 4