CZ280570B6

CZ280570B6 - Způsob zkoncentrování zředěné kyseliny ve trojstupňové vakuové odparce s nuceným oběhem

Info

Publication number: CZ280570B6
Application number: CS912851A
Authority: CZ
Inventors: Wagner Dr. Hartmut; Wichert Ing. Volker; Roland Ing. Fach; Klaus Ing. Engels; Günter Dr. Okon
Original assignee: Metallgesellschaft Aktiengesellschaft
Priority date: 1990-09-20
Filing date: 1991-09-18
Publication date: 1996-02-14
Also published as: CS285191A3; NO177925B; MY107437A; FI100716B; KR920006226A; FI914406A7; US5228885A; EP0476744B1; AU8457691A; ES2071200T3; ZA917523B; NO913695L; FI914406A0; BR9104024A; PL291764A1; DE4029737C1; KR100210222B1; AU631753B2; YU151791A; NO913695D0

Abstract

Způsob zkoncentrování zředěné kyseliny ve trojstupňové vakuové odparce s nuceným oběhem, při kterém se zředěná kyselina přivádí do prvního stupně a ze třetího stupně se odvádí zkoncentrovaná kyselina sírová, přičemž se vodní pára a/nebo brýdová pára používají jako topné médium. Tento způsob je charakterizován tím, že se 30 až 95 % zředěné kyseliny přivádí kontinuálně do prvního stupně a zbývající množství zředěné kyseliny se kontinuálně přivádí do nádrže odparky druhého stupně. Při tomto způsobu se v prvním stupni netvoří těžko odstranitelné usazeniny sádry.ŕ

Description

Způsob zkoncentrování zředěné kyseliny ve trojstupňové vakuové odparce s nuceným oběhem

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu zkoncentrování zředěné kyseliny ve trojstupňové, vakuové odparce s nuceným oběhem, při kterém se zředěná kyselina přivádí do prvního stupně a ze třetího stupně se odvádí zkoncentrovaná kyselina sírová, přičemž se vodní pára a/nebo brýdová pára používají jako topná prostředí ve trojstupňové vakuové odparce s nuceným oběhem a při kterém se v odparce v prvním stupni nastaví tlak 4.10⁴ až 7.10⁴ Pa a teplota 80 až 120 °C, v odparce druhého stupně se nastaví tlak 2.10³ až

6.10³ Pa a teplota 50 až 90 °C a v odparce třetího stupně tlak

2.10³ až 6.10³ Pa a teplota 80 až 120 °C, a při kterém se brýdové páry, které se nepoužijí jako topné prostředí, nechají zkondenzovat.

Dosavadní stav techniky

Při výrobě oxidu titaničitého sulfátovým způsobem odpadají velká množství zředěných kyselin obsahujících síran kovu, které se před jejich vrácením do procesu výroby musí zkoncentrovat. Zředěná kyselina, odpadající při výrobě oxidu titaničitého se zpravidla odpařuje vakuovým odpařováním na konečnou koncentraci 60 až 70 % hmot, (prostou pevných látek, to znamená bez ohledu na nerozpuštěné sole). Při tom je obvyklé používat vícestupňové vakuové odparky s nuceným oběhem. V DE-OS 33 27 769 je popsán způsob zpracování zředěné kyseliny. Podle jednoho výhodného provedení tohoto způsobu se zkoncentrování provádí ve trojstupňové vakuové odparce s nuceným oběhem. Při tom se zředěná kyselina, která se má zkoncentrovat přivede nejdříve do prvního stupně a podrobí se prvnímu zkoncentrování. Zkoncetrovaná zředěná kyselina probíhá potom po sobě druhým a třetím stupněm, přičemž dochází vždy k dalšímu zkoncentrování a ze třetího stupně se odvádí zkoncentrovaná kyselina sírová.

Tento způsob má ten nedostatek, že v prvním stupni odpadnou velká množství sádry, která se v prvním stupni vysráží a ovlivňují negativně funkci prvního stupně. V důsledku těchto těžko odstranitelných usazenin sádry jsou nezbytné již po krátké provozní době nákladné údržbářské práce, čímž se zvyšují náklady na provádění způsobu.

Úloha, kterou si vynález položil jako základní spočívá ve vytvoření způsobu zkoncentrování zředěné kyseliny ve troj stupňové vakuové odparce s nuceným oběhem, při kterém se v prvním stupni netvoří těžko odstranitelné usazeniny sádry a nejsou nutné rozsáhlé údržbářské práce ani po delších provozních dobách.

Podstata vynálezu

Základní úloha vynálezu je vyřešena tím, že se 30 až 95 % zředěné kyseliny přivádí kontinuálně do odparky prvního stupně a zbylá množství zředěné kyseliny se přivádí kontinuálně do od-1CZ 280570 B6 parky druhého stupně. Koncentrace zředěné kyseliny, která se má zkoncentrovat činí zpravidla 20 až 25 % hmot. Koncentrace zkoncentrované kyseliny sírové, odváděné ze třetího stupně činí 64 až 70 % hmot, (prosté pevných látek). Každý jednotlivý stupeň odparky trojstupňové vakuové odparky s nuceným oběhem sestává z nádrže odparky, ke které je připojeno cirkulační vedení s cirkulačním čerpadlem a svazku trubek výměníku tepla. Zředěná kyselina, která se má zkoncentrovat cirkuluje v okruhu odparky s koncentrací odpovídající tomu kterému stupni, přičemž se zředěná kyselina ve svazku trubek výměníku tepla mírně přehřívá a v nádrži odparky se část vody vypaří expansí. Tlak vodní páry se používá jako topné médium, a činí zpravidla 1 až 6 barů. Překvapujícím způsobem se ukázalo, že rozdělením a napájením zředěné kyseliny, která se má zkoncentrovat, nedochází podle vynálezu k tvorbě škodlivých, těžko odstranitelných usazenin sádry v prvním stupni.

Současně se zjistilo, že se koncentrace zředěné kyseliny může v prvním stupni zvýšit na 35 až 50 % hmot, (prosté pevných látek) , přičemž poměry koncentrací ve druhém a třetím stupni zůstávají ve srovnání se způsobem popsaným v DE-OS 33 27 769 nezměněny.

Výhodné uspořádání vynálezu spočívá v tom, že se nejméně část zředěné kyseliny předehřeje před vstupem do troj stupňové odparky s nuceným oběhem minimálně v jednom předehřívači na 30 až 99 °C. Tím se sníží potřeba energie v prvním stupni.

Podle dalšího výhodného vytvoření vynálezu se zředěná kyselina před vstupem do troj stupňové vakuové odparky s nuceným oběhem předem zkoncentruje využitím tepla procesu na koncentraci 25 až 32 % hmot, (prostá pevných látek). Tímto způsobem se dá zkoncentrování zředěné kyseliny v trojstupňové vakuové odparce s nuceným oběhem zejména co se týká nákladů výhodně provést.

Podle dalšího výhodného vytvoření vynálezu se v prvním a třetím stupni používá jako topné médium vodní pára, a brýdová pára odváděná z nádrže odparky prvního stupně se používá ve druhém stupni jako topné médium. Pomocí tohoto opatření se způsob zkoncentrování zředěné kyseliny v troj stupňové vakuové odparce s nuceným oběhem dá provádět s relativně malým nákladem na energii .

Podle dalšího vytvoření vynálezu se brýdové páry, odpadající ve druhém stupni a ve třetím stupni kondenzují odděleně v minimálně jednom kondenzátoru. Jestliže brýdové páry odpadající ve druhém stupni a ve třetím stupni se nechají minimálně v jednom kondenzátoru kondenzovat, tak se mohou kondenzáty brýdových par druhého a třetího stupně dále zpracovávat s ohledem na jejich rozdílné zatížení škodlivinami vzájemně odděleně.

Přehled obrázků na výkresech

Předmět vynálezu je dále blíže vysvětlen pomocí připojených výkresů, kde na obr. 1 je blokové schéma troj stupňové vakuové odparky s nuceným oběhem podle výhodného provedení způsobu popsaného v DE-OS 33 27 769 a na obr. 2 je blokové schéma trojstupňové vakuové odparky s nuceným oběhem podle způsobu podle vynálezu.

-2CZ 280570 B6

Příklady provedení vynálezu

Na obr. 1 je blokové schéma trojstupňové vakuové odparky s nuceným oběhem podle výhodného provedení, které je popsáno v DE-OS 33 27 769, znázorněno zjednodušeně a schematicky. Jak je popsáno v DE-OS 33 27 769, přivádí se veškeré množství zředěné kyseliny 4 do prvního stupně 1 a opouští tento jako zkoncentrovaná zředěná kyselina 4c, která se potom přivádí do druhého stupně 2., ve kterém dochází k dalšímu zkoncentrování. Dále zkoncentrovaná zředěná kyselina 4d se odvádí ze druhého stupně 2. a zkoncentrovává ve třetím stupni 3. až na požadovanou konečnou koncentraci 67 % hmot, (prostá pevných látek). Zkoncentrovaná kyselina sírová 7 se odvádí ze třetího stupně 3.·

Na obr. 2 je blokové schéma trojstupňové vakuové odparky podle vynálezu znázorněno jako příklad. Část 4a zředěné kyseliny 4 se předehřivá v předehřívači 9 a potom se přivádí do nádrže lb odparky prvního stupně £. Svazek trubek výměníku la tepla prvního stupně 1 se ohřívá topnou párou 5, která se odvádí jako kondenzát 5_K ze svazku trubek výměníku la tepla. Nádrž lb odparky prvního stupně 1 je spojena přes cirkulační vedení s oběhovým čerpadlem se svazkem trubek výměníku la tepla. Druhý stupeň 2 a třetí stupeň 3. vykazují totéž uspořádání oběhového čerpadla a svazku trubek výměníku 2a popřípadě 3a tepla jako první stupeň 1. Zkoncentrovaná zředěná kyselina 4c prvního stupně se odvádí z nádrže lb odparky a dostává se potom do druhého stupně 2. Brýdová pára 6, která odpadá v prvním stupni 1, se odebírá z nádrže lb odparky a používá se jako topné médium ve druhém stupni 2. Přitom dochází ke kondenzaci brýdové páry 6 ve svazku trubek výměníku 2a tepla, přičemž kondenzát 6_K brýdové páry 6 se odvádí ze svazku trubek výměníku 2a tepla. Zbývající část 4b zředěné kyseliny 4 se přivádí přímo do druhého stupně 2. Dále zkoncentrovaná zředěná kyselina 4d se odebírá z nádrže 2b odparky a přivádí se do třetího stupně 2· Třetí stupeň 3 se přitom ohřívá vodní párou 5, která se odebírá jako kondenzát 5_K ze svazku trubek výměníku 3a tepla. Brýdy 8a 8a odpadající v nádržích 2b a 3b odparky se přivádějí odděleně do kondenzátoru 10 popřípadě 10¹, nechají zkondenzovat a potom se odvádějí jako kondenzáty —K a 8a_K. Zkoncentrovaná kyselina sírová 2 se odebírá jako konečný produkt z nádrže 3b odparky .

Předmět vynálezu je dále blíže popsán pomocí příkladu:

Ve trojstupňové vakuové odparce s nuceným oběhem se zkoncentrovává 33 t/h zředěné kyseliny 4. s výchozí koncentrací 24,4 % hmot. Při tom se 17,8 t/h zředěné kyseliny 4a zahřívá v předehřívači 9 na 25 až 99 °C a potom se přivádí kontinuálně do prvního stupně 1. V nádrži lb odparky prvního stupně 1 panuje tlak 6,5.10⁴ Pa a teplota 117 °C. Z nádrže lb odparky prvního stupně £ odvedená, zkoncentrovaná zředěná kyselina 4c, která vykazuje koncentraci 42,3 % hmot, (prostá pevných látek), se přivádí do druhého stupně 2. Zbývajících 15,2 t/h zředěné kyseliny 4b se také přivádí kontinuálně do druhého stupně 2. V nádrži 2b odparky druhého stupně 2 se zkoncentrovává směs zkoncentrované zředěné kyseliny 4c a zředěné kyseliny 4b až na koncentraci 52,6 %

-3CZ 280570 B6 hmot, (prosté pevných látek). V nádrži 2b odparky druhého stupně panuje tlak 5.10³ Pa a teplota 71 °C. V protikladu k prvnímu stupni 1, který je vyhříván 7,5 t/h topné páry 5, se druhý stupeň 2 vyhřívá 6,5 t/h brýdové páry a přivádí se ke svazku trubek výměníku 2a tepla druhého stupně 2. Zředěná kyselina (prostá pevných látek) zkoncentrovaná ve druhém stupni 2 na 52,6 % hmot, se odebírá z nádrže 2b odparky druhého stupně 2 a přivádí se do třetího stupně 3, který je zahříván 4,2 t/h vodní páry 5. V nádrži , o

3b odparky třetího stupně 2 panuje tlak 5.10 Pa a teplota 117 °C. Ve třetím stupni 2 se zředěná kyselina 4d zkoncentrovává na konečnou koncentraci 67,7 % hmot, (prosté pevných látek) a odvádí se jako zkoncentrovaná kyselina sírová 1_ z nádrže 3b odparky třetího stupně 2· Brýdové páry 8 popřípadě 8a odpadající ve druhém stupni 2 a ve třetím stupni 2 ^se odvádí z nádrži 2b popřípadě 3b odparky a potom kondenzují.

Claims

1. Způsob zkoncentrování zředěné kyseliny ve troj stupňové vakuové odparce s nuceným oběhem, při kterém se zředěná kyselina přivádí do prvního stupně a ze třetího stupně se odvádí zkoncentrovaná kyselina sírová, přičemž se vodní pára a/nebo brýdová pára používají v troj stupňové vakuové odparce s nuceným oběhem jako topné médium a přičemž se v nádrži odparky prvního stupně nastaví tlak 4.10⁴ až 7.10⁴ Pa a teplota 80 až 120 °C, v nádrži odparky druhého stupně tlak 2.10³ až 6.10³ Pa a teplota 50 až 90 °C a v nádrži odparky třetího stupně tlak 2.10³ až

6.10³ Pa a teplota 80 až 120 °C, a přičemž brýdové páry nepoužité jako topné médium se nechají zkondenzovat, vyznačující se tím, že se 30 až 95 % zředěné kyseliny přivádí kontinuálně do prvního stupně a zbývající množství zředěné kyseliny se kontinuálně přivádí do nádrže odparky druhého stupně.

2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se minimálně část zředěné kyseliny před vstupem do trojstupňové vakuové odparky s nuceným oběhem předehřívá v minimálně jednom předehřívači na 30 až 99 °C.

3. Způsob podle nároku 1 nebo nároku 2, vyznačující se tím, že se zředěná kyselina před vstupem do troj stupňové vakuové odparky s nuceným oběhem předem zkoncentrovává pomocí tepla procesu na koncentraci 25 až 32 % hmot, (prosté pevných látek).

4. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že se v prvním stupni a ve třetím stupni používá jako topné médium vodní pára a brýdová pára odváděná z nádrže odparky prvního stupně se používá jako topné médium ve druhém stupni.

-4CZ 280570 B6

5. Způsob podle nároku 4, vyznačují že brýdové páry odpadající ve druhém stupni se nechají odděleně kondenzovat minimálně v ru.

c í se tím, a ve třetím stupni jednom kondenzáto-