RU2414419C2 - Acid concentration column - Google Patents
Acid concentration column Download PDFInfo
- Publication number
- RU2414419C2 RU2414419C2 RU2009120453/05A RU2009120453A RU2414419C2 RU 2414419 C2 RU2414419 C2 RU 2414419C2 RU 2009120453/05 A RU2009120453/05 A RU 2009120453/05A RU 2009120453 A RU2009120453 A RU 2009120453A RU 2414419 C2 RU2414419 C2 RU 2414419C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- acid
- contact
- cavity
- column
- concentration
- Prior art date
Links
- 239000002253 acid Substances 0.000 title claims abstract description 71
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 claims abstract description 21
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 33
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 claims description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 2
- 230000003134 recirculating effect Effects 0.000 claims 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 33
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 12
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 235000011149 sulphuric acid Nutrition 0.000 abstract 2
- 239000001117 sulphuric acid Substances 0.000 abstract 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 8
- 229920001220 nitrocellulos Polymers 0.000 description 6
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 6
- FJWGYAHXMCUOOM-QHOUIDNNSA-N [(2s,3r,4s,5r,6r)-2-[(2r,3r,4s,5r,6s)-4,5-dinitrooxy-2-(nitrooxymethyl)-6-[(2r,3r,4s,5r,6s)-4,5,6-trinitrooxy-2-(nitrooxymethyl)oxan-3-yl]oxyoxan-3-yl]oxy-3,5-dinitrooxy-6-(nitrooxymethyl)oxan-4-yl] nitrate Chemical compound O([C@@H]1O[C@@H]([C@H]([C@H](O[N+]([O-])=O)[C@H]1O[N+]([O-])=O)O[C@H]1[C@@H]([C@@H](O[N+]([O-])=O)[C@H](O[N+]([O-])=O)[C@@H](CO[N+]([O-])=O)O1)O[N+]([O-])=O)CO[N+](=O)[O-])[C@@H]1[C@@H](CO[N+]([O-])=O)O[C@@H](O[N+]([O-])=O)[C@H](O[N+]([O-])=O)[C@H]1O[N+]([O-])=O FJWGYAHXMCUOOM-QHOUIDNNSA-N 0.000 description 4
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 4
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 3
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 3
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000020 Nitrocellulose Substances 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000012717 electrostatic precipitator Substances 0.000 description 2
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 2
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 2
- 239000003721 gunpowder Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 229940079938 nitrocellulose Drugs 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000003749 cleanliness Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- -1 gradually heats up Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000003595 mist Substances 0.000 description 1
- 238000006396 nitration reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 1
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Gas Separation By Absorption (AREA)
- Treating Waste Gases (AREA)
- Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
Abstract
Description
Данное изобретение относится к аппаратам, применяемым для концентрирования растворов кислот, и может быть использовано в любых областях химической промышленности, в том числе при изготовлении нитратов целлюлозы.This invention relates to apparatuses used for the concentration of acid solutions, and can be used in any field of the chemical industry, including in the manufacture of cellulose nitrates.
В производстве нитратов целлюлозы серную кислоту, обычно использующуюся в составе нитрационных кислотных смесей как водоотнимающее средство, концентрируют с массовой доли 66-68% до массовой доли 92-95%. Техническая суть концентрирования серной кислоты заключается в удалении из нее части воды нагреванием, осуществляющимся в основном путем прямого контакта горячих газов с концентрируемой кислотой.In the production of cellulose nitrates, sulfuric acid, which is usually used as a dewatering agent in nitration acid mixtures, is concentrated from a mass fraction of 66-68% to a mass fraction of 92-95%. The technical essence of the concentration of sulfuric acid is to remove part of the water from it by heating, which is carried out mainly by direct contact of hot gases with the concentrated acid.
Известен способ концентрирования серной кислоты с применением трехкамерного барботажного концентратора (см. книгу: Гиндич В.И. Технология пироксилиновых порохов: T.1. Производство нитратов целлюлоз и регенерация кислот. - Казань: изд. ГосНИИХП, 1995 г. - стр.482-491). В этом аппарате концентрирование серной кислоты осуществляется путем барботажа горячих газов через упариваемую кислоту следующим образом. Отработанная серная кислота с массовой долей 65-68% и температурой 120-140°С поступает в третью (по ходу газа) камеру и через внутренние каналы постепенно перетекает из третьей камеры во вторую, далее - в первую. При перетекании из камеры в камеру кислота непрерывно барботируется топочными газами, постепенно нагревается, вода испаряется и уносится газами, а массовая доля серной кислоты повышается до 92-95%. Топочный газ для концентрировання используется с температурой до 800-900°С. Движение топочного газа и концентрируемой кислоты в аппарате осуществляется в противотоке.A known method of concentrating sulfuric acid using a three-chamber bubbler concentrator (see book: Gindich V.I. Pyroxylin gunpowder technology: T.1. Cellulose nitrate production and acid recovery. - Kazan: publ. GosNIIHP, 1995 - p. 48- 491). In this apparatus, the concentration of sulfuric acid is carried out by bubbling hot gases through evaporated acid as follows. The spent sulfuric acid with a mass fraction of 65-68% and a temperature of 120-140 ° C enters the third (along the gas) chamber and gradually flows through the internal channels from the third chamber to the second, then to the first. When flowing from chamber to chamber, acid is continuously sparged with flue gases, gradually heats up, water evaporates and is carried away by gases, and the mass fraction of sulfuric acid rises to 92-95%. Concentrated flue gas is used with temperatures up to 800-900 ° С. The movement of the flue gas and the concentrated acid in the apparatus is carried out in countercurrent.
Основными недостатками данного концентратора являются:The main disadvantages of this hub are:
- образование в процессе концентрирования тумана и большого количества брызг серной кислоты, значительная часть которой, даже при наличии электрофильтров, выбрасывается в атмосферу с отходящими газами, существенно загрязняя окружающую среду;- the formation in the process of concentration of fog and a large number of splashes of sulfuric acid, a significant part of which, even with electrostatic precipitators, is emitted into the atmosphere with exhaust gases, significantly polluting the environment;
- дополнительное применение на выходе отходящих газов электрофильтров для очистки от брызг и тумана серной кислоты, что связано с большими капитальными и эксплуатационными затратами.- additional use at the exhaust gas outlet of electrostatic precipitators for cleaning from spray and mist of sulfuric acid, which is associated with high capital and operating costs.
Кроме барботажных концентраторов в промышленности также используются капельные концентраторы, представляющие собой трубу Вентури (см. вышеуказанную книгу Гиндича В.И. - стр.510-516), в которой потоком горячего газа кислота дробится, распыляется на мельчайшие капли с очень большой поверхностью. При этом происходит интенсивное взаимодействие горячих газов с каплями кислоты и удаление паров воды. Однако этот концентратор, как и барботажный, не лишен недостатков. Из-за высоких температур и эрозионного воздействия агрессивной кислотной среды материал футеровки горловины трубы теряет требуемую при протекании кислотной среды чистоту рабочей поверхности и быстро разрушается, что обуславливает ненадежность работы аппарата.In addition to bubbler concentrators, droplet concentrators are also used in industry, which are a Venturi pipe (see the above-mentioned book by V. Gindich - pages 510-516), in which the acid is crushed by a stream of hot gas and sprayed into tiny droplets with a very large surface. In this case, an intense interaction of hot gases with drops of acid and the removal of water vapor occurs. However, this hub, as well as the bubbler, is not without drawbacks. Due to high temperatures and erosive effects of an aggressive acidic environment, the material of the pipe neck lining loses the cleanliness of the working surface required during the flow of the acidic medium and quickly collapses, which makes the unit unreliable.
Из патентной литературы также известен способ концентрирования серной кислоты в колонне (патент РФ №2016842 от 18.06.1991 г., кл. С 01 В 17/88, опубл. 30.07.1994 г.), который заключается в 3-4 циклах контактирования кислоты с горячими топочными газами в режиме противотока. Последующим выпариванием газожидкостную смесь разделяют на жидкостный и газовый (дисперсный) потоки. В результате при таком способе концентрирования в колонне предотвращается образование тумана серной кислоты в отходящих газах и снижается содержание кислотных выбросов в них. Однако концентрировапие кислоты данным способом является недостаточно эффективным, поскольку в выбросах отходящих газов (в дисперсном потоке разделения) может содержаться до 1,0-1,4 кг/м3 остатков жидкой кислоты, что снижает общую экономичность и экологическую безопасность производства.A method for concentrating sulfuric acid in a column is also known from the patent literature (RF patent No. 20186842 of 06/18/1991, class C 01/17/88, publ. 07/30/1994), which consists of 3-4 acid contacting cycles with hot flue gases in counterflow mode. Subsequent evaporation of the gas-liquid mixture is divided into liquid and gas (dispersed) streams. As a result, with this method of concentration in the column, the formation of a fog of sulfuric acid in the exhaust gases is prevented and the content of acid emissions in them is reduced. However, concentrating the acid with this method is not effective enough, since the exhaust gas emissions (in the dispersed separation stream) can contain up to 1.0-1.4 kg / m 3 of liquid acid residues, which reduces the overall cost-effectiveness and environmental safety of production.
Известно также пятиступенчатое концентрирование серной кислоты в колонне в среде вихревого потока топочных газов (см. книгу: Гиндич В.И. Технология пироксилиновых порохов: T.I. Производство нитратов целлюлоз и регенерация кислот. - Казань: изд. ГосНИИХП, 1995 г. - стр.522-529). В данном случае удаление (испарение) воды из концентрируемой кислоты осуществляется при интенсивном ее взаимодействии с вихревым потоком горячих топочных газов.Also known is a five-stage concentration of sulfuric acid in a column in a swirl flow of flue gases (see the book: Gindich V.I. Pyroxylin gunpowder technology: TI Cellulose nitrate production and acid recovery. - Kazan: ed. GosNIIKhP, 1995 - p. 522 -529). In this case, the removal (evaporation) of water from the concentrated acid is carried out with its intensive interaction with the vortex flow of hot flue gases.
Данный аппарат авторами выбран в качестве прототипа к предлагаемому изобретению. Согласно прототипу колонна концентрирования состоит из следующих частей:The authors selected this device as a prototype of the invention. According to the prototype, the concentration column consists of the following parts:
- составного корпуса, представляющего собой полые и отлитые вместе с рабочими элементами царги;- a composite body, which is hollow and cast with the working elements of the czar;
- крышки с патрубками для отвода горячих газов и размещения датчиков температуры и давления;- covers with nozzles for the removal of hot gases and the placement of temperature and pressure sensors;
- нижней части аппарата с тремя патрубками: один - для подачи топочных газов, другой - для аварийного слива кислоты, третий - для приема кислоты из второй ступени и подачи ее на первую.- the lower part of the apparatus with three nozzles: one for supplying flue gases, another for emergency discharge of acid, and the third for receiving acid from the second stage and feeding it to the first.
Колонна имеет пять рабочих ступеней, две абсорбционные ступени для улова паров кислоты и одну брызгоулавливающую ступень. Колонна работает следующим образом. Слабая 68%-ная серная кислота подается для концентрирования на нижнюю царгу 5-й ступени, куда также перетекает уловленная в ходе работы слабая кислота из абсорбционной и брызгоулавливающей ступеней.The column has five working stages, two absorption stages for catching acid vapor and one spray trapping stage. The column works as follows. Weak 68% sulfuric acid is supplied for concentration to the lower tsar of the 5th stage, where the weak acid trapped during operation also flows from the absorption and spray traps.
Концентрирование идет на рабочих ступенях колонны. Типовая рабочая ступень состоит из нижней и верхней царг, причем нижняя имеет патрубок для приема кислоты, а верхняя - для отвода. На каждой рабочей ступени концентрирования кислоты имеются вихревые контактные устройства, состоящие из завихрителя газового потока, расположенного на тарельчатой части нижней царги, и контактного патрубка, размещенного в полости верхней царги, причем завихритель газового потока имеет восемь тангенциально расположенных лопаток, образующих между собой тангенциальную щель для прохода газа, а между завихрителем и контактным патрубком имеется специальная щель для прохода кислоты.Concentration is on the working steps of the column. A typical working stage consists of a lower and an upper crib, the lower one having a pipe for acid intake, and the upper one for drainage. At each working stage of acid concentration, there are vortex contact devices consisting of a gas flow swirl located on the dish-shaped part of the lower side and a contact nozzle located in the cavity of the upper side; the gas flow swirl has eight tangentially arranged blades forming a tangential gap between them gas passage, and between the swirler and the contact pipe there is a special slot for the passage of acid.
Все ступени между собой связаны внешними кислотопроводами с U-образным соединением. По мере перетекания кислота из верхней ступени по линии перетока поступает на нижнюю царгу нижерасположенной ступени, затем попадает во внутреннюю полость между завихрителем и внутренней стенкой контактного патрубка и взаимодействует с вихревым потоком горячих топочных газов. При этом пары воды из массы кислоты извлекаются и уносятся газами вверх, а отсепарированная за счет центробежных сил масса концентрированной кислоты попадает за стенку контактного патрубка - в полость верхней царги и перетекает в полость нижней царги нижерасположенной рабочей ступени, после чего цикл концентрирования повторяется. Таким образом, концентрирование осуществляется на рабочих ступенях колонны при последующем перетекании кислоты с верхних на нижние ступени.All stages are interconnected by external acid lines with a U-shaped connection. As the acid flows from the upper stage, it flows through the overflow line to the lower side of the lower stage, then it enters the internal cavity between the swirler and the inner wall of the contact pipe and interacts with the vortex flow of hot flue gases. At the same time, water vapor from the mass of acid is removed and carried away by gases upward, and the mass of concentrated acid separated by centrifugal forces enters the wall of the contact pipe into the cavity of the upper crib and flows into the cavity of the lower crib of the lower working stage, after which the concentration cycle is repeated. Thus, the concentration is carried out on the working stages of the column during the subsequent flow of acid from the upper to lower stages.
При пятиступенчатом упаривании на каждой ступени концентрация кислоты увеличивается примерно на 4-5%, в результате со 2-й ступени на 1-ю серная кислота поступает уже с массовой долей около 85-86%.With a five-stage evaporation at each stage, the acid concentration increases by about 4-5%, as a result, from the 2nd stage to the 1st sulfuric acid comes already with a mass fraction of about 85-86%.
Однако данная конструкция колонны концентрирования имеет следующие недостатки.However, this concentration column design has the following disadvantages.
1. Значительный унос в атмосферу с отходящими газами кислотных выделений в виде тумана, брызг и капель, происходящий при работе аппарата в промышленных условиях, обусловливается брызгоуносом из-за того, что контактный патрубок выступает в роли эжектора, создающего большие количества мелкодисперсных капель, что вызывает существенное ухудшение экологической обстановки на предприятии и вокруг него.1. Significant discharge into the atmosphere with exhaust gases of acid emissions in the form of fog, spray and drops, which occurs during operation of the apparatus in an industrial environment, is caused by spray nozzle due to the fact that the contact pipe acts as an ejector creating large quantities of fine droplets, which causes significant environmental degradation in and around the enterprise.
2. Небольшая площадь контактирования газового потока с кислотой обусловливает малую продолжительность их взаимодействия, что существенно снижает интенсивность удаления паров воды из кислоты и характеризует работу колонны концентрирования в целом как недостаточно эффективную.2. The small area of contact of the gas stream with acid leads to a short duration of their interaction, which significantly reduces the intensity of removal of water vapor from the acid and characterizes the operation of the concentration column as a whole as insufficiently effective.
3. Большие безвозвратные потери кислоты в результате кислотных выбросов в атмосферу повышают расходные коэффициенты, что также отражается на росте себестоимости выпускаемой продукции.3. Large irretrievable losses of acid as a result of acid emissions into the atmosphere increase expenditure ratios, which also affects the increase in the cost of production.
Техническим результатом настоящего изобретения является повышение эффективности и экономичности работы колонны концентрирования и исключение загрязнения окружающей среды кислотными выбросами.The technical result of the present invention is to increase the efficiency and efficiency of the concentration column and the elimination of environmental pollution by acid emissions.
Технический результат достигается тем, что в вихревом контактном устройстве, расположенном на каждой рабочей ступени концентрирования кислоты, высота контактного патрубка, размещенного в полости верхней царги, увеличена относительно высоты завихрителя по ходу движения топочных газов на величину не менее 5 мм, что сохраняет неизменным рабочее сечение между верхней царгой и контактным патрубком для беспрепятственного прохода газов вверх, на следующую ступень. При таком конструктивном изменении значительно возрастает площадь контактирования топочных газов с упариваемой кислотой. Дополнительное увеличение высоты контактного патрубка, размещенного в полости верхней царги, относительно высоты завихрителя позволяет интенсифицировать работу вихревого контактного устройства, расположенного на рабочей ступени концентрирования кислоты, за счет увеличения времени контакта кислоты с топочными газами.The technical result is achieved by the fact that in the vortex contact device located at each working stage of acid concentration, the height of the contact pipe placed in the cavity of the upper side is increased relative to the height of the swirl along the flue gases by at least 5 mm, which keeps the working cross section unchanged between the upper side and the contact pipe for unhindered passage of gases up to the next step. With such a structural change, the contact area of the flue gases with the evaporated acid increases significantly. An additional increase in the height of the contact pipe, placed in the cavity of the upper drawer, relative to the height of the swirl allows you to intensify the work of the vortex contact device located on the working stage of acid concentration, by increasing the contact time of the acid with the flue gases.
На дополнительно увеличенной поверхности контактного патрубка по продольной оси в направлении, совпадающем с движением топочных газов, размещаются отверстия произвольной формы, сообщенные с полостью верхней царги. Эти отверстия в процессе сепарации газожидкостного потока предназначены для равномерного отвода поднимающегося вверх слоя кислоты за стенку патрубка - в полость верхней царги, после ее интенсивного контактирования с газами вихревого потока в полости между завихрителем и внутренней поверхностью контактного патрубка. Располагаемые на дополнительной поверхности контактного патрубка сквозные отверстия могут иметь любые технически возможные размеры. Через отверстия на контактном патрубке в полость верхней царги поступает только сконцентрированная кислота, а насыщенный водяными парами газовый поток через данные отверстия не проходит, а поднимается вверх, на следующую ступень. Т.е. разделение газожидкостного потока на газ и жидкость происходит уже после прохождения завихрителя вихревого контактного устройства, причем отверстия на дополнительно увеличенной поверхности контактного патрубка способствуют интенсификации процесса отделения жидкости от газа, выводя сконцентрированную кислоту из вихревого контактного устройства за область массообмена.On an additionally enlarged surface of the contact pipe along the longitudinal axis in the direction coinciding with the movement of the flue gases, holes of arbitrary shape are placed, connected with the cavity of the upper side. These holes in the process of separating the gas-liquid flow are intended for uniform removal of the acid layer rising upward behind the nozzle wall into the cavity of the upper collet, after it is intensively contacted with the vortex flow gases in the cavity between the swirler and the inner surface of the contact nozzle. Through holes located on the additional surface of the contact pipe can have any technically possible size. Through the openings on the contact pipe, only concentrated acid enters the cavity of the upper collet, and the gas stream saturated with water vapor does not pass through these openings, but rises up to the next stage. Those. The separation of the gas-liquid flow into gas and liquid occurs after the swirl of the vortex contact device passes, and the holes on the additionally enlarged surface of the contact pipe help intensify the process of separating the liquid from the gas, removing concentrated acid from the vortex contact device beyond the mass transfer region.
Для предотвращения уноса отдельных брызг кислоты вихревым газовым потоком на следующую ступень концентрирования контактный патрубок вверху, по внутреннему диаметру, заканчивается буртиком шириной и толщиной не менее 1 мм. Его максимальные размеры ограничиваются тем, что буртик не должен создавать существенное дополнительное сопротивление поднимающемуся вверх потоку газов и уменьшать эффективность сепарирования газожидкостного потока.To prevent the entrainment of individual splashes of acid by a vortex gas flow to the next concentration stage, the contact pipe at the top, along the inner diameter, ends with a shoulder with a width and a thickness of at least 1 mm. Its maximum dimensions are limited by the fact that the bead should not create significant additional resistance to the upward flow of gases and reduce the efficiency of separation of the gas-liquid stream.
В результате изменения конструкции элементов рабочей ступени обеспечивается более продолжительный контакт газов с кислотой, эффективное удаление из последней паров воды и устранение уноса в атмосферу кислотных выделений в виде тумана, брызг и капель.As a result of a change in the design of the elements of the working stage, a longer contact of gases with acid is ensured, effective removal of water from the last vapor and elimination of acid emissions into the atmosphere in the form of fog, splashes and drops.
Такому изменению конструкции подвергаются все рабочие ступени колонны. Вследствие более эффективного удаления паров воды и значительного уменьшения уноса в атмосферу кислотных выделений в виде тумана, брызг и капель увеличивается соответственно кпд работы каждой ступени и всей колонны в целом. При этом концентрация кислоты на каждой рабочей ступени повышается примерно на 6-7%, а суммарный эффект концентрирования может достигать 95% и более.This design change is subject to all the working stages of the column. Due to more efficient removal of water vapor and a significant reduction in the entrainment of acid emissions into the atmosphere in the form of fog, splashes and drops, the efficiency of each stage and the entire column as a whole increases, respectively. In this case, the acid concentration at each working stage increases by about 6-7%, and the total concentration effect can reach 95% or more.
Кроме того, более эффективная работа колонны, в свою очередь, позволяет уменьшить рабочую температуру исходных топочных газов на входе на первую ступень на 100-200°С, снизить тем самым перегрев кислоты и туманообразование и повысить в целом экономичность процесса концентрирования кислоты в колонне вихревым методом.In addition, more efficient operation of the column, in turn, allows to reduce the working temperature of the source flue gases at the inlet to the first stage by 100-200 ° C, thereby reducing acid overheating and fogging and generally increasing the efficiency of the acid concentration process in the column by the vortex method .
Типовой узел рабочей ступени концентрирования с верхней царгой и контактным патрубком, увеличенные по высоте на 100 мм, с 8 сквозными отверстиями прямоугольной формы на дополнительно увеличенной поверхности патрубка, приведены на фиг.1 и 2. Для данного примера контактный патрубок имеет следующие размеры:A typical assembly of the working stage of concentration with the upper side and the contact pipe, increased in height by 100 mm, with 8 through holes of a rectangular shape on an additionally enlarged surface of the pipe, are shown in figures 1 and 2. For this example, the pipe has the following dimensions:
Фиг.1. Узел рабочей ступени колонны концентрирования кислот.Figure 1. The node of the working stage of the acid concentration column.
Фиг.2. Контактный патрубок с отверстиями.Figure 2. Contact nozzle with holes.
- увеличенная высота контактного патрубка а=100 мм;- increased height of the contact pipe a = 100 mm;
- ширина отверстия в=20 мм;- hole width in = 20 mm;
- высота отверстия с=80 мм;- hole height c = 80 mm;
- ширина буртика S=20 мм;- bead width S = 20 mm;
- толщина буртика S1=20 мм;- the thickness of the shoulder S 1 = 20 mm;
- количество отверстий n=8.- the number of holes n = 8.
Колонна для концентрирования кислоты в вихревом потоке топочных газов по предлагаемому изобретению работает следующим образом.The column for concentrating acid in a swirl flow of flue gases according to the invention works as follows.
Подлежащая концентрированию 68-70%-ная серная кислота с температурой 150-170°С поступает в полость нижней царги (1) 5-й рабочей ступени. Поднимающийся в пространстве между завихрителем (2) и внутренней поверхностью контактного патрубка (3) вверх вихревой поток топочных газов увлекает за собой через щель над тарелкой (4) порцию серной кислоты. Слой кислоты контактирует с горячими газами и за счет последних происходит его нагрев и эффективное удаление паров воды из кислоты. В то же время слой концентрированной кислоты, поднимаясь вверх, отводится за счет центробежных сил газожидкостного потока через имеющиеся тангенциальные отверстия (5) на стенке патрубка в полость верхней царги (6). Буртик, находящийся сверху на внутренней поверхности контактного патрубка, не дает возможности отдельным брызгам и каплям кислоты проскочить вверх вместе с газовым потоком. Концентрируемая серная кислота с вышерасположенной рабочей ступени поступает через патрубок (7) в полость нижней царги, а концентрированная кислота из полости верхней царги (6) отводится через патрубок (8) в полость нижней царги нижерасположенной рабочей ступени.Subject to concentration, 68-70% sulfuric acid with a temperature of 150-170 ° C enters the cavity of the lower tsar (1) of the 5th working stage. Rising in the space between the swirl (2) and the inner surface of the contact pipe (3) upward the vortex flow of flue gases entrains a portion of sulfuric acid through the gap above the plate (4). The acid layer is in contact with hot gases and due to the latter, it is heated and the water vapor is effectively removed from the acid. At the same time, a layer of concentrated acid, rising upward, is diverted due to the centrifugal forces of the gas-liquid flow through the existing tangential openings (5) on the pipe wall into the cavity of the upper casing (6). The bead located on top of the inner surface of the contact pipe prevents individual sprays and drops of acid from slipping up along with the gas stream. Concentrated sulfuric acid from the upstream working stage enters through the pipe (7) into the cavity of the lower casing, and concentrated acid from the cavity of the upper casing (6) is discharged through the pipe (8) into the cavity of the lower casing of the lower working stage.
В данном примере работы колонны на стенке контактного патрубка на дополнительно увеличенной поверхности контактирования размещены тангенциальные отверстия как наиболее оптимальные, поскольку при таком размещении отверстий они не создают дополнительного сопротивления при движении слоя поднимающейся вверх концентрированной кислоты. В результате за счет центробежных сил газожидкостного потока она отводится через имеющиеся тангенциальные отверстия в полость верхней царги, а насыщенный водяными парами газовый поток поднимается вверх на следующую ступень концентрирования, минуя отверстия, затем проходит последовательно все ступени улова газов и брызг кислоты и выбрасывается в атмосферу.In this example of the operation of the column, tangential holes are placed on the wall of the contact pipe on an additionally enlarged contact surface as the most optimal, since with this arrangement of the holes they do not create additional resistance when the layer of concentrated acid rises upward. As a result, due to the centrifugal forces of the gas-liquid flow, it is diverted through the existing tangential openings into the cavity of the upper casing, and the gas flow saturated with water vapor rises up to the next concentration stage, bypassing the openings, then it passes through all the stages of gas capture and acid splashes and is released into the atmosphere.
Основными отличительными признаками конструкции колонны концентрирования по данному изобретению от прототипа являются:The main distinguishing features of the design of the concentration column according to this invention from the prototype are:
- увеличение высоты верхней царги и контактного патрубка относительно высоты завихрителя в сторону движения топочных газов на величину не менее 5 мм;- an increase in the height of the upper collet and the contact pipe relative to the height of the swirl in the direction of movement of the flue gases by at least 5 mm;
- наличие на дополнительно увеличенной поверхности контактного патрубка размещенных сквозных отверстий произвольной формы;- the presence on an additionally enlarged surface of the contact pipe placed through holes of arbitrary shape;
- совпадение расположения отверстий по продольной оси с направлением движения топочных газов по внутренней полости контактного патрубка;- coincidence of the location of the holes along the longitudinal axis with the direction of movement of the flue gases along the internal cavity of the contact pipe;
- наличие буртика шириной и толщиной не менее 1 мм в верхней части внутреннего диаметра контактного патрубка.- the presence of a shoulder with a width and a thickness of not less than 1 mm in the upper part of the inner diameter of the contact pipe.
Вышеотмеченные отличительные (от прототипа) признаки в совокупности обеспечивают получение технического результата изобретения.The above distinctive (from the prototype) features together provide a technical result of the invention.
Таким образом, новая конструкция колонны концентрирования кислот, по сравнению с прототипом, имеет следующие преимущества:Thus, the new design of the column of concentration of acids, compared with the prototype, has the following advantages:
- значительное повышение эффективности сепарирования газожидкостного потока в рабочей ступени (в полости между завихрителем и внутренней стенкой контактного патрубка) на газовые и кислотные составляющие. Эффективность концентрирования кислоты в колонне достигает не менее 94% вместо 90-92% по прототипу;- a significant increase in the efficiency of separation of the gas-liquid flow in the working stage (in the cavity between the swirler and the inner wall of the contact pipe) into gas and acid components. The efficiency of acid concentration in the column reaches at least 94% instead of 90-92% of the prototype;
- резкое снижение при работе колонны явлений туманообразования, выбросов в атмосферу и уноса кислот газовым потоком, что способствует практическому исключению загрязнения окружающей среды токсичными веществами и улучшению в целом экологической обстановки вокруг производства;- a sharp decrease in the operation of the column of the phenomena of fogging, atmospheric emissions and the entrainment of acids by gas flow, which helps to practically eliminate environmental pollution by toxic substances and improve the overall environmental situation around the production;
- снижение из-за резкого уменьшения выбросов кислоты себестоимости продукции;- reduction due to a sharp decrease in acid emissions of production costs;
- повышение экономичности работы колонны концентрирования. Данное изобретение позволяет создать новую конструкцию промышленной колонны концентрирования кислот, обеспечивающую высокую эффективность, экономичность и экологическую безопасность работы.- improving the efficiency of the concentration column. This invention allows you to create a new design of an industrial column of acid concentration, providing high efficiency, efficiency and environmental safety.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009120453/05A RU2414419C2 (en) | 2009-05-25 | 2009-05-25 | Acid concentration column |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009120453/05A RU2414419C2 (en) | 2009-05-25 | 2009-05-25 | Acid concentration column |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007142963/15A Previously-Filed-Application RU2007142963A (en) | 2007-11-20 | 2007-11-20 | ACID CONCENTRATION COLUMN |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2009120453A RU2009120453A (en) | 2010-11-27 |
| RU2414419C2 true RU2414419C2 (en) | 2011-03-20 |
Family
ID=44053870
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009120453/05A RU2414419C2 (en) | 2009-05-25 | 2009-05-25 | Acid concentration column |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2414419C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2607208C1 (en) * | 2015-07-07 | 2017-01-10 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технологический университет" (ФГБОУ ВО "КНИТУ") | Acid concentration column |
| RU2762755C2 (en) * | 2016-12-12 | 2021-12-22 | Хальдор Топсёэ А/С | Method for increasing concentration of sulfuric acid and equipment for use in this method |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB572328A (en) * | 1941-10-20 | 1945-10-03 | Huntington Heberlein & Co Ltd | Improvements in or relating to dephlegmators used in the concentration of sulphuric acid |
| SU456439A1 (en) * | 1973-05-29 | 1977-06-25 | Предприятие П/Я Р-6603 | Distillation column |
| SU700154A1 (en) * | 1975-01-03 | 1979-11-30 | Предприятие П/Я В-8830 | Phosphoric acid concentration apparatus |
| SU1281511A1 (en) * | 1985-06-24 | 1987-01-07 | Казанский Химико-Технологический Институт Им.С.М.Кирова | Method of concentrating sulfuric acid |
| SU1446102A1 (en) * | 1986-04-11 | 1988-12-23 | Пермский политехнический институт | Installation for concentrating spent sulfuric acid |
-
2009
- 2009-05-25 RU RU2009120453/05A patent/RU2414419C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB572328A (en) * | 1941-10-20 | 1945-10-03 | Huntington Heberlein & Co Ltd | Improvements in or relating to dephlegmators used in the concentration of sulphuric acid |
| SU456439A1 (en) * | 1973-05-29 | 1977-06-25 | Предприятие П/Я Р-6603 | Distillation column |
| SU700154A1 (en) * | 1975-01-03 | 1979-11-30 | Предприятие П/Я В-8830 | Phosphoric acid concentration apparatus |
| SU1281511A1 (en) * | 1985-06-24 | 1987-01-07 | Казанский Химико-Технологический Институт Им.С.М.Кирова | Method of concentrating sulfuric acid |
| SU1446102A1 (en) * | 1986-04-11 | 1988-12-23 | Пермский политехнический институт | Installation for concentrating spent sulfuric acid |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2607208C1 (en) * | 2015-07-07 | 2017-01-10 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технологический университет" (ФГБОУ ВО "КНИТУ") | Acid concentration column |
| RU2762755C2 (en) * | 2016-12-12 | 2021-12-22 | Хальдор Топсёэ А/С | Method for increasing concentration of sulfuric acid and equipment for use in this method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2009120453A (en) | 2010-11-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2016118683A (en) | METHOD AND DEVICE FOR REMOVING IMPURITIES FROM EXHAUST GASES | |
| CN102099093B (en) | For absorbing equipment and the method for gas harmful substance | |
| CN107715581B (en) | Paint spraying waste gas treatment system | |
| CN105944503A (en) | Online cyclic regeneration organic waste gas treatment method and device | |
| CN109939528A (en) | A kind of rubber banburying tail gas treatment system and method | |
| CN104324597A (en) | Combined flue gas cleaning system and flue gas cleaning method thereof | |
| RU2414419C2 (en) | Acid concentration column | |
| CN205832902U (en) | A kind of online circular regeneration organic waste gas treatment device | |
| CN202191835U (en) | Granite spraying desulphurization equipment | |
| CN101277749A (en) | Method and apparatus for removing sulfur dioxide from dry gas streams | |
| CN106422600B (en) | Condensing water dust scrubber | |
| CN208526282U (en) | A kind of Horizental showering tower | |
| CN207591595U (en) | A kind of spray scrubber waste gas treatment equipment | |
| CN208980326U (en) | A hydrochloric acid recovery device | |
| CN202962257U (en) | Acid waste gas purification apparatus | |
| RU2620623C2 (en) | Method of cleaning and disposal of working gases and device for its implementation | |
| KR20100122740A (en) | Cyclon scrubber for ship and gas treatment method thereof | |
| RU147796U1 (en) | SULFUR GAS RINSING AND COOLING UNIT | |
| CN212417551U (en) | an exhaust gas treatment system | |
| CN109550339A (en) | A kind of method and device for gathering dust containing volatility valuable element gas with purification | |
| RU2158166C1 (en) | Gas scrubber | |
| CN207628200U (en) | A kind of novel VOCsScrubbing tower processing unit | |
| CN205886494U (en) | Flue gas degree of depth dust removal defogging water conservation unit reaches by its device of constituteing | |
| JPS6025174B2 (en) | Wet gas treatment equipment | |
| CN204841323U (en) | Tail -gas clean -up supercharging device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140526 |