CN219482686U - 浓硫酸快速连续稀释反应装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种浓硫酸快速连续稀释反应装置，包括浓硫酸储罐、稀释反应液储罐、混合管和产物储罐，所述混合管的一端为进液端，所述混合管的另一端为出液端，所述混合管上设有一段管径缩小的收缩段，所述稀释反应液储罐通过泵与混合管的进液端连通，所述混合管的出液端与产物储罐连通，所述浓硫酸储罐与混合管的收缩段连通。本实用新型解决了浓硫酸在稀释反应时放热导致局部温度过高的问题。

Description

浓硫酸快速连续稀释反应装置

技术领域

本实用新型涉及化工技术领域，具体涉及一种浓硫酸快速连续稀释反应装置。

背景技术

浓硫酸在工业生产中广泛使用，工业用浓硫酸含量一般为98％，为了降低稀释搅拌设备和生产成本或者是化学反应工艺本身的需要等，浓硫酸在一些工业生产中通常是以间歇反应的方式边稀释边反应。但是，浓硫酸在稀释反应时会产生大量的热，可能导致局部温度过高，使一些对温度敏感的易分解或者易挥发的反应试剂被破坏或者损失到空气中，影响产品质量及产率或污染环境。

比如：用98％的浓硫酸和96％甲酸钠发生反应生成硫酸钠和甲酸，其反应方程式为：

H₂SO₄+2HCOONa＝NaSO₄+2HCOOH。该反应是一个放热反应，放出的大量热量必须迅速通过换热移走，防止反应釜内温度过高，否则甲酸和浓硫酸在较高温度的条件下会发生分解反应：HCOOH+H₂SO₄＝CO₂↑+SO₂↑+2H₂O。

因此，在实际生产中，必须先加一定量的甲酸钠后再加硫酸，加硫酸的速率必须缓慢防止加硫酸过快导致局部过热，发生分解反应。搅拌桨要连续搅拌，将硫酸和甲酸钠混合均匀，保持循环水的循环，控制反应釜的温度，将反应釜的温度控制在60℃以下。但是，这样的生产工艺控制难度较高，生产效率较低，生产成本高。

再比如：甲醇还原法生产二氧化氯，该方法一般采用在酸度2～11M、氯酸钠浓度大于2M、温度50～100℃及负压60～400mmHg条件下发生ClO₂，反应式可简单写为：12NaClO₃+3CH₃OH+8H₂SO₄＝12ClO₂+3HCOOH+4Na₃H(SO₄)₂+9H₂O。目前该方法在造纸业中颇为流行，其特点是不需要催化剂，生产效率高，ClO₂产品气纯净。

但是，在工业生产中，ClO₂的实际产率往往低于预期产率，原因是浓硫酸具有很高的稀释热，一般的加酸方式会造成局部过热现象，使产生的ClO₂局部发生分解：ClO₂＝1/2Cl₂+O₂，从而导致ClO₂产率的降低。虽然可以采用63％ H₂SO₄代替常用的93-95％ H₂SO₄，可以使ClO₂的生产效率达到理论值，但由此会大大加重蒸发器的蒸发负担，并且要达到同样的生产速度，前者耗费的能量是后者的数倍，从商业上看这不经济。

综上，目前还没有人提出一种针对浓硫酸的稀释反应装置，能够解决浓硫酸在稀释反应时放热导致局部温度过高的问题。

发明内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种浓硫酸快速连续稀释反应装置，解决浓硫酸在稀释反应时放热导致局部温度过高的问题。

为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种浓硫酸快速连续稀释反应装置，包括浓硫酸储罐、稀释反应液储罐、混合管和产物储罐，所述混合管的一端为进液端，所述混合管的另一端为出液端，所述混合管上设有一段管径缩小的收缩段，所述稀释反应液储罐通过泵与混合管的进液端连通，所述混合管的出液端与产物储罐连通，所述浓硫酸储罐与混合管的收缩段连通。

作为优选的技术方案，还包括pH值检测器或电导率仪，所述pH值检测器或电导率仪与混合管的出液端连接。

作为优选的技术方案，还包括控制器，所述浓硫酸储罐与混合管的收缩段连通的管道上设有电动阀，所述控制器与电动阀和pH值检测器或电导率仪电连接。

作为优选的技术方案，所述稀释反应液储罐与混合管的进液端连通的管道上设有逆止阀Ⅰ，所述浓硫酸储罐与混合管的收缩段连通的管道上设有逆止阀Ⅱ。

作为优选的技术方案，所述稀释反应液储罐内的稀释反应液为甲酸钠溶液、氯酸钠与甲醇的混合溶液、氯化钾溶液或硝酸钙溶液。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型是一种针对浓硫酸的稀释反应设计的反应装置，该反应装置包含一个混合管，混合管设有一段管径缩小的收缩段，当稀释反应液通过收缩段时，因管径缩小而流速增大、压强减少，由于空吸作用，浓硫酸被抽吸到收缩段内并与稀释反应液进行连续快速的混合、稀释反应，浓硫酸在稀释反应时的热量能够快速扩散带走，不会产生局部温度过高的问题。

附图说明

为了使本实用新型的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本实用新型提供如下附图进行说明：

图1为浓硫酸快速连续稀释反应装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。

如图1所示一种浓硫酸快速连续稀释反应装置，包括浓硫酸储罐1、稀释反应液储罐2、混合管3和产物储罐4，所述混合管3的一端为进液端，所述混合管3的另一端为出液端，所述混合管3上设有一段管径缩小的收缩段5，所述稀释反应液储罐2通过泵6与混合管3的进液端连通，所述混合管3的出液端与产物储罐4连通，所述浓硫酸储罐1与混合管3的收缩段5连通。

浓硫酸快速连续稀释反应装置工作时，泵6将稀释反应液储罐2内的稀释反应液(比如甲酸钠溶液、氯酸钠与甲醇的混合溶液、氯化钾溶液或硝酸钙溶液)送入混合管3内，当稀释反应液通过收缩段5时，因管径缩小而流速增大、压强减少，由于空吸作用，浓硫酸储罐1内的浓硫酸被抽吸到收缩段5内并与稀释反应液进行连续快速的混合、稀释反应，浓硫酸在稀释反应时的热量能够快速扩散带走，不会产生局部温度过高的问题，而反应得到的产物最后通入产物储罐4内。

为了精确控制浓硫酸与稀释反应液的比例，还可以设置pH值检测器或电导率仪7、控制器8，所述pH值检测器或电导率仪7与混合管3的出液端连接，所述浓硫酸储罐1与混合管的收缩段5连通的管道上设有电动阀9，所述控制器8与电动阀9和pH值检测器或电导率仪7电连接。pH值检测器或电导率仪7抽样检测反应产物的pH值或电导率，当pH值或电导率偏差波动时，控制器8控制电动阀9调节浓硫酸的吸入量。

为了防止液体反流，所述稀释反应液储罐2与混合管3的进液端连通的管道上设有逆止阀Ⅰ10，所述浓硫酸储罐1与混合管3的收缩段5连通的管道上设有逆止阀Ⅱ11。

本实用新型特别适用于浓硫酸的反应体系中含有对温度敏感的易分解或者易挥发试剂的场合，比如：浓硫酸和甲酸钠发生反应生成硫酸钠和甲酸；氯酸钠及甲醇与浓硫酸反应，生产二氧化氯；氯化钾与浓硫酸生成硫酸氢钾和氯化氢；硝酸钙在水溶液中与浓硫酸反应，生成硝酸和硫酸钙沉淀。由于浓硫酸在稀释反应时的热量能够快速扩散带走，不会产生局部温度过高的问题，不容易导致试剂分解或挥发。

以上所述实施例仅是为充分说明本实用新型而所举的较佳的实施例，本实用新型的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本实用新型基础上所作的等同替代或变换，均在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围以权利要求书为准。

Claims (5)

1.一种浓硫酸快速连续稀释反应装置，其特征在于：包括浓硫酸储罐、稀释反应液储罐、混合管和产物储罐，所述混合管的一端为进液端，所述混合管的另一端为出液端，所述混合管上设有一段管径缩小的收缩段，所述稀释反应液储罐通过泵与混合管的进液端连通，所述混合管的出液端与产物储罐连通，所述浓硫酸储罐与混合管的收缩段连通。

2.根据权利要求1所述的浓硫酸快速连续稀释反应装置，其特征在于：还包括pH值检测器或电导率仪，所述pH值检测器或电导率仪与混合管的出液端连接。

3.根据权利要求2所述的浓硫酸快速连续稀释反应装置，其特征在于：还包括控制器，所述浓硫酸储罐与混合管的收缩段连通的管道上设有电动阀，所述控制器与电动阀和pH值检测器或电导率仪电连接。

4.根据权利要求1所述的浓硫酸快速连续稀释反应装置，其特征在于：所述稀释反应液储罐与混合管的进液端连通的管道上设有逆止阀Ⅰ，所述浓硫酸储罐与混合管的收缩段连通的管道上设有逆止阀Ⅱ。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的浓硫酸快速连续稀释反应装置，其特征在于：所述稀释反应液储罐内的稀释反应液为甲酸钠溶液、氯酸钠与甲醇的混合溶液、氯化钾溶液或硝酸钙溶液。