DE2726223C2

DE2726223C2 - Verfahren zur Herstelung einer Mischung verdünnter Schwefelsäure bestimmter Dichte

Info

Publication number: DE2726223C2
Application number: DE2726223A
Authority: DE
Inventors: Matts G. Malmö Ekman
Original assignee: Nordiska Ackumulatorfabriker Noack AB
Current assignee: Nordiska Ackumulatorfabriker Noack AB
Priority date: 1976-07-02
Filing date: 1977-06-10
Publication date: 1984-06-07
Also published as: ATA470477A; SE422007B; FR2356452B1; SE7607604L; IT1080265B; DE2726223A1; FR2356452A1; ES460309A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Mischung verdünnter Schwefelsäure bestimmter Dichte gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs I.

Es ist bekannt, daß zum Beispiel die Herstellung von Schwefelsäure-Wasser-Mischungen verschiedener Dichte aus konzentrierter Schwefelsäure große Schwierigkeiten aufgrund der korrosiven Natur der Mischungen und der Wärmeentwicklung bereitet, die bei den Mischoperationen entsteht und wodurch die fertige Mischung eine erhöhte Temperatur bekommt. Um Schwefelsäure-Wasser-Mischungen herzustellen, ist man bisher nach einer bekannten Methode so vorgegangen, daß mit Hilfe einer Pumpe Wasser av? einem Behälter and mit Hilfe einer anderen Pumpe konzentrierte Schwefelsäure aus einem anderen Behälter gefördert wurden. Die Mengen der geförderten Flüssigkeiten werden in jedem einzelnen Fall so eingestellt, daß die erhaltene Mischung die gewünschte Dichte bekommt. Diese Mischverfahren bietet jedoch keine ausreichende Genauigkeit und hat den wesentlichen Nachteil, daß es nicht ohne weiteres für saures Abfallwasser anzuwenden ist, das bei dem Auswaschen von Schwefelsäure nach der Formierung von Akkumulatorelektroden entsteht Andere Verfahren sehen vor, daß die gewünschten Mengi.i an Wasser und konzentrierter Schwefelsäure gewogen oder auf andere Art gemessen werden, gegebenenfalls in verschiedenen Gefäßen, wonach die Mischung manuell oder automatisch

Diese Mischungsverfahren sind oft unrationell und sind auch nicht ohne weiteres für saures Abfaliwasser aus dem Waschen der formierten Elektroden anzuwenden, ohne daß eine lästige Bestimmung der wechselnden Säurekonzentration im Abfallwasser durchgeführt wird. Nach einem dritten bekannten Verfahren werden das Wasser und die Schwefelsäure kontinuierlich in einem Mischkopf zusammengeführt, und d:e auf diese Art gemischte Säure läuft nach Kühlung durch ein U-Rohr als Bestandteil einer Wiegevorrichiüng. Wenn die hergestellte Säuremischung eine zu hohe Dichte erreicht, wird die Zufuhr von konzentrierter Schwefelsäure m den Mischkopf geändert. Dieses Mischverfahren erfordert daß die Temperatur der Säuremischung auf einen konstanten Wert herabgesetzt wird, zum Beispiel 30⁰C, für den Kühlgeräte mit komplizierten Regelvorrichtungen erforderlich sind. Es wird angegeben, daß die Dichte dabei mit einer Genauigkeit von ±0,005 g/cm³ einzustellen ist.

Ein aus der DD-PS 99 682 bekanntes Verfahren macht zur Herstellung einer Asbestzement-Wasser-Masse bestimmter Dichte von einem Meßprinzip Gebrauch, bei dem die Perldrücke zweier unterschiedlich tief in das Mischgut eintauchender Perlrohre erfaßt werden, die Druckdifferenz mit einem Sollwert verglichen wird und je nach Abweichung der Asbestzement-Wasser-Masse kontrollierte Mengen an Verdünnungswasser zugeführt werden. Diese Methode ist auf Schwefelsäuremischungcn nicht ohne weiteres übertragbar, weil sich mit dem Zustrom der Schwefelsäure die Temperatur der Mischung laufend verändert und die damit einhergehende Dichteänderung nicht berücksichtigt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Mischverfahren gegenüber dem Stand der Technik anzugeben und insbesondere ein Verfahren anzugeben, welches es ermöglicht, konzentrierte Schwefelsäure mit Wasser oder mit Mischungen aus Wasser und Schwefelsäure niedriger Konzentration, zum Beispiel saurem Abfallwasser aus dem Waschen der formierten Elektroden zu einer dazwischenliegenden Dichte in einem Mischgefäß zu mischen, wobei die Mischoperation unter Wärmeentwicklung abläuft.

ρ Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Maß-

W nahmen gelöst.

£r 60 Das Verfahren gemäß der Erfindung wird nachstehend anhand der Schemazeichnung einer Anlage fur die ti Herstellung von Schwefelsäure mit verschiedener Dichte aus konzentrierter Schwefelsäure näher erläutert.

% Als Mischbehälter dient ein aufgerichtetes zylindrisches Gefäß 1 aus Polyäthylen mit einem Inhalt von ca.

^;fi 3 m³. Das Gefäß hat ein von einem Elektromotor 2 angetriebenes Rührwerk 3, das mit einem Flügelrad,

% beispielsweise aus Polypropylen, versehen ist. An das Gefäß 1 ist ein Kühler 4 angeschlossen, der in einer

Umwälzleitung 5 mit einer Umwälzpumpe 6 angeordnet ist. Die konzentrierte Schwefelsäure wird aus einem ■S' Vorratsbehälter in den Mischbehälter mit einer Pumpe 7 gefördert. Der Mischbehälter 1 wird zuerst mit einer

|\ angemessenen Menge Wasser oder sauren Abfallwassers gefüllt. Die Wassermenge wird mit Hilfe eines nicht

fe dargestellten Wasserstandsreglers angezeigt. Hiernach wird die Pumpe 6 eingeschaltet, und die Flüssigkeit im

Behälter 1 wird bei Umwälzen durch den Kühler 4 geleitet. Danach wird die Pumpe 7 für !konzentrierte Schwefelsäure eingeschaltet, und die Säure wird dem Mischgefäß 1 kontinuierlich zugeführt. Der Kühler 4 führt weniger Wärme aus der Mischflüssigkeit im Gefäß 1 ab als hier erzeugt wird, und die Temperatur steigt deshalb an, bis ein im Gefäß vorhandenes Thermometer 8 die Pumpe 7 für Schwefelsäure ausschaltet. Das Thermometer ist auf eine Pumpenausschaltung bei 60° C eingestellt; diese Temperatur wurde mit Rücksicht darauf gewählt, daß Gefäße, Armaturen und Rohrleitungen aus dem gewählten Kunststoff keine höheren Temperaturen erlauben. Sobald die Temperatur zum Fallen neigt, wird die Pumpe 7 eingeschaltet und konzentrierte Schwefelsäure zugeführt.

Für die Messung der Säuredichte im Mischgefäß sind zwei Meßrohre vorgesehen, die ihre Öffnungen auf verschiedenen Höhen haben. Das eine Meßrohr wird mit 9, das andere mit 10 bezeichnet, wobei die Öffnung des Rohres 9 tiefer liegt als die des Rohres 10. Der Höhenunterschied zwischen den Rohröffnungen ist mit χ bezeichnet. Die Öffnung des Rohres 9 hat das Zeichen A und die Öffnung des Rohres 10 das Zeichen B. Es wird jetzt Luft in die beiden Rohre 9 und 10 geblasen, und man erzielt hierdurch einen statischen Luftdruck (P) an den Punkten A und B wie folgt:

Pa = (x + h) - 5,
Pb = Λ · si

Dabei besitzt χ den obengenannten Wert,

h bezeichnet den Abstand zwischen B und der Oberfläche, Si steht für die Dichte der Flüssigkeit im Mischbehälter.

Der Differenzdruck zwischen den Punkt':η A und Verrechnet sich wie folgt:

Pa— Pb = χ ■ si+h ■ s\— h ■ s\ = χ · si

Der Differenzdruckwert ist somit nur von der Flüssigkeitsdichte im Mischgefäß abhängig.

Um innerhalb des gewünschten Meßbereiches einen angemessenen Wert des Differenzdruckes zu erreichen, ist ein Ausgleichsgefäß 11 an die Leitung 10 zu Punkt B angeschlossen. Dessen Behälter ist mit öl oder einer anderen geeigneten Flüssigkeit, vorzugsweise mit niedriger Dichte, gefüllt (in dem nachstehenden Beispiel wurde eine Dichte von 0,8 g/cm³ angenommen). Nach Einschaltung des Ausgleichsbehälters 11 entsteht an jedem der Punkte A und öder folgende Druck:

Pa = (x+h) ■ Sx

Pb = h ■ s, + H ■ S₂

wobei x, h und si die oben angegebene Bedeutung haben,

//steht für die Flüssigkeitssäule im Ausgleichsbehälter,
5 für die Dichte der Flüssigkeit im Ausgleichsbehälter.

HierauL errechnet sich der Differenzdruckwert:

Pa— Pb = (x+h) ■ St- h ■ s,— H ■ S₂ = X ■ si— H ■ s₂

Im nachstehenden Beispiel wurde als Differenzdruck NuI! bei einer Dichte der Schwefelsäure von 1,22 g/cm³ eingesetzt, und es ergibt sich dabei die untere Grenze für den zu messenden Dichtebereich. Da S₂, wie oben beispielsweise angegeben, gleich G,3 g/cm³ und der Abstand χ zwischen A und S900 mm beträgt, ergibt sich

900 · 1,22 = H- 0,8

H = 1370 mm P_A- P_B = 900 · Ai- 1370 · 0,8 = 900 s_t— 1096

Wenn die Dichte S\ der gemischten Schwefelsäure 1,28 ist, errechnet sich hiermit P_A— P_B = 56-mm-Wassersäule.

Wenn die Dichte S\ der Schwefelsäure 1,29 ist. errechnet sich Ρ_Λ— P_B = 65-mm-Wassersäule.

Der Unterschied beträgt 9 mm bei der Dichteabweichung von 0.01 g/cm³. Die Dichte kann somit rp.it großer Genauigkeit mit einem Flüssigkeitsmanometer gemessen werden. Es kann so eingeteilt werden, daß die Skala den Dichtebereich von 1,22 bis 1,45 g/cm³ abdeckt.

Um die Zufuhr der konzentrierten Säure zu unterbrechen, wird das Flüssigkeitsmanometer, dessen beide Schenkel in der Figur mit den Zahlen 12 bzw. 13 bezeichnet sind und das im vorliegenden Fall mit öl gefüllt ist, mit einer Regelvorrichtung 14 ausgestattet, die eine Lichtquelle und e^;ne mit dem Antriebsmotor für die Pumpe 7 verbundene Fotozelle enthält. Bei der Zufuhr von Säure erhöht sich die Dichte der Mischung; dies führt dazu, daß der Flüssigkeitsstand im Schenkel 14 die Höhe erreicht, bei der der Lichtstrahl in der Fotozelle !abgeschirmt wird. Hierdurch wird der Strom an der Pumpe 7 ausgeschaltet und die Zufuhr von konzentrierter Schwefelsäure unterbrochen.

Die Fotozellenvorrichtung 14 ist entlang einer Millimeterskala verstellbar, in der mit Hilfe einer Tabelle, Kurve oder einer anderen Unterlage die gewünschte Dichte eingestellt werden kann. Die Skala kann selbstverständlich auch die Dichte direkt anzeigen. Dadurch, daß das Flüssigkeitsmanometer mit Ölfüllung versehen ist.

kann eine größere Meßgenauigkeit erreicht werden, da, wie oben angegeben, ein Dichteunterschied von 0,01 g/ cm³ einer Wassersäule von 9 mm entspricht, d. h.

11,25-mm-Ölsäule

5 0,8

Es hat sich in der Praxis gezeigt, daß eine Genauigkeit von ± 0,001 g/cm^J leicht einzuhalten ist und daß dies mehr als ausreichend ist für die Herstellung von Schwefelsäure-Wassermischlingen für die Verwendung in Bleiakkumulatoren.

IO

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1 Verfahren zur Herstellung einer Mischung verdünnter Schwefelsäure bestimmter Dichte, wobei die Mischung entweder aus konzentrierter Schwefelsäure mit Wasser oder aus konzentrierter Schwefelsaure mit verdünnten Schwefelsäuren verschiedener Dichten besteht, wobei das Wasser bzw. die verdünnten Schwefelsäuren verschiedener Dichten zunächst einem Mischgefäß zugeführt werden und anschließend die konzentrierte Schwefelsäure zugeführt wird, wobei sich die Mischung erwärmt und ein Teil der entstehenden Wärme über eine Kühlvorrichtung abgeführt wird, so daß der Mischvorgang bei erhöhter Temperatur abläuft, wobei die Dichte der Mischung kontinuierlich gemessen wird, um beim Erreichen des vorgegebenen Dichtewertes die Zufuhr an konzentrierter Schwefelsäure zu beenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtemessung mit Hilfe einer Differenzdruckmessung über zwei in verschiedenen Höhen in der Mischung endende Blasenrohre erfolgt; daß die erhöhte Temperatur der Mischung bei einem vorgegebenem Temperaturwert konstant gehalten wird, wobei die Temperatur über die Zufuhr an konzentrierter Schwefelsäure geregelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mischungskomponente saures Waschwasser aus dem Waschen von formierten Elektrodenplatten ist