JPS6119783Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は濃酸特に濃硫酸、濃クロム酸、濃硝酸
のように希釈にあたつて多量の発熱をともなう酸
類を連続的に希釈する酸希釈装置の改良に関す
る。

一般に濃酸を希釈する装置として、従来から第
１図に示したようなオープン槽方式が用いられて
いた。この方式はまず槽１に一定量の希釈水を入
れておき、濃酸導入管４より少量の濃酸７を断続
的に供給し、その間撹拌機６により混合液８を撹
拌すると同時に浸漬冷却管５に冷却水１０を通過
させ希釈の際に発生する希釈熱を吸収する。この
操作を繰返して、混合液８の酸濃度が目標とする
一定値に達するとバルブ３を開いて出口管２から
希釈酸９を取出す。しかしながらこの方式には次
のような欠点があつた。すなわち、 (1) 操作時に多量の酸ミストが飛散し、人体に有
害であると同時に腐食により装置の寿命が縮ま
る。

(2) 酸ミスト飛散により濃酸が損失する。

(3) 急激な醸ミストの飛散および大量の発熱を防
止するため希釈操作は少量ずつ行なわなければ
ならず、また冷却効率が低いため１回の作業時
間が非常に長くなる。

(4) 一般に濃酸は比重が大きいため供給時に槽１
の底部にたまる傾向があり、局部的に希釈が進
行し急激な発熱を伴うための装置の寿命を縮め
る。

(5) 操作がバツチ式であり希釈酸の連続製造には
不適である。

そこで先に考案者は上記欠点を解消した第２図
に示す連続式酸希釈装置を提案した。本装置にお
いては希釈水１１が希釈水導入管１３から流入
し、希釈水分布器１５、吸収室１７中の充てん層
１８、目皿１９によりシヤワー状に希釈室２０へ
供給される。

同時に濃酸導入管１２により濃酸７が希釈室２
０に供給される。希釈室２０における希釈酸９の
液面９ａは、オーバーフロー方式の出口管２４お
よびせき２５により一定の高さに制御されてい
る。濃酸７が液面９ａに連続的に流下または噴射
すると液面９ａ下において局部的に多量の希釈熱
が発生し沸とう現象が起こる。この沸とう現象は
撹拌作用として働き急速な酸希釈を促進する。こ
の際発生した酸ミスト２６はシヤワー状に降下す
る希釈水１１および目皿１９と充てん槽１８を通
過する過程で全て希釈水１１に吸収され再び希釈
室２０に還元される。

一方希釈室２０内で希釈された酸９は多量の希
釈熱を保有しているが、希釈室２０の下部に直結
する冷却部２１を通過する過程でジヤケツト２２
中を流れる冷却水１０により冷却され出口管２４
およびせき２５を通つて外部に取出される。

上記希釈装置は連続運転が可能で酸ミストの発
生を防止し第１図に示す従来の装置の欠点を全て
解決したものであるがなお次のような問題点を有
することが分つた。すなわち希釈濃度によつては
希釈された酸の流量に対し、発生する希釈熱の割
合が非常に高くなる領域がある。例えば流酸の場
合、常温の98％濃硫酸と常温水を混合希釈すると
きに最終希釈水濃度が50〜70％の領域では生成す
る希釈酸の量に対し発熱量の割合が最も高くな
り、希釈酸全体は沸点に到達し一部は蒸発する状
態となる。このような条件下においては前記希釈
室２０中における希釈酸の沸とうは濃酸流下部分
にとどまらず全域に拡大され酸ミストが急激に増
加するためにこれが供給される希釈水の流入量だ
けでは吸収しきれず、ガス出口ノズル１６から酸
ミスト２６の一部が装置外に飛散し好ましくな
い。このような酸ミスト２６の発生防止方法とし
ては次のような方法が考えられる。すなわち (1) 希釈室の上方に設けた吸収室の吸収性能を高
める。

(2) 希釈室の上方に設けた吸収性能を高める。

(2) 希釈室の外側を冷却用ジヤケツトで覆い、冷
却水を通して冷却し、希釈室内で発生する希釈
熱の一部を取り去る。

(3) 冷却器で冷却された希釈酸の一部を再度希釈
室内に戻し、希釈室内の希釈酸の平均温度を下
げる。（強制循環冷却方式）などである。

次に上記の各方法につき検討すると、まず(1)の
方法については一般に酸ミストの発生の急増は希
釈酸濃度が高い領域すなわち濃度の供給量に対
し、希釈水の供給量が非常に少ない場合に起こり
やすいので酸ミストを希釈水に完全に吸収させる
ことは困難であり、したがつて吸収室の吸収性能
を高めることには限界があり不適当である。

また(2)の方法は一見経済的なようであるが、希
釈室の壁に十分な伝熱面積がとれずまた壁自体を
薄くすることには限度があるので熱通過率を高く
することができないという欠点がある。

次に(3)の方法は冷却された希釈酸の一部を再度
希釈室内に戻すため液温が下り、したがつて酸ミ
ストの発生自体が抑制されるので少ない希釈水の
供給量でも酸ミストを完全に吸収でき有効であ
る。

本考案は(3)の方法による酸希釈装置を提供する
ものである。

本考案は希釈水が流通する吸収室カバーおよび
吸収室と該吸収室からの希釈水がシヤワー状に供
給される希釈室と、該希釈室の液面上に濃酸を流
入する濃酸導入管と、上記希釈室で希釈された酸
の冷却器および上記希釈室の液面高さを一定に制
御するとともに希釈された酸を取出す出口管とか
らなる酸希釈装置において、希釈室の下部に直結
する冷却器の下端から循環ポンプを介して希釈
室、吸収室及び吸収室カバーに至る循環ポンプを
連結し、希釈され冷却器で冷却された酸の一部を
上記希釈室及び／又は吸収室もしくは吸収室カバ
ー経由で希釈室に循環する機構を有してなる酸希
釈装置に関する。

本考案の場合の冷却器は冷却部とジヤケツトか
ら構成され希釈室の下方に直結される。冷却器か
ら取出す希釈酸の温度は使用目的によつても異な
るが一般に扱いやすさならびに使用機器の材質選
定の容易さから50℃以下に設定する。

本考案では50℃以下に冷却された希釈酸を循環
ポンプにより希釈室に戻し、新しく生成する希釈
酸を冷却してその沸とうによる酸ミストの装置外
への飛散を防止する。

希釈室に戻す希釈酸の流量は希釈室内の液の平
均温度がそのときの希釈濃度に対する液の沸点以
下（一般には40〜100℃）になるように設定す
る。さらに冷却した希釈液を希釈室に戻すには直
接希釈室内の液面上の空間部に導入するか又は吸
収室もしくは吸収室上部の吸収室カバーに導入
し、供給直後の希釈水と共に希釈室へシヤワー状
に降下させる。

この内直接希釈室に戻す方法は希釈室内の液温
が確実に下ることが予想される場合および酸ミス
トの発生防止に支障のない場合であり、使用条件
により酸ミストの発生量が多くなる可能性のある
場合や酸ミストの吸収を完全にしたい場合には吸
収室もしくは吸収室カバーへ導入する。

この場合希釈酸と希釈水とが直接混合すること
により希釈熱の発生が起こるが、酸はすでに希釈
されており、また希釈酸の量は希釈水の量に対し
多いので酸の濃度変化は非常に小さく希釈室にお
ける液温の変化は無視できる程度となる。

また、希釈酸循環のためには渦巻式の循環ポン
プ、循環パイプ、バルブ、必要に応じて流量計な
どが使用されるがこれらの材料は硬質塩化ビニー
ルでよい。

これに対し使用温度が高く耐食性を要求される
希釈室と耐食性を要求される希釈室と耐食性なら
びに伝熱性を要求される冷却部には不浸透黒鉛を
使用することが好ましい。

次に図面に基づき本考案の一実施例につき説明
する。第３図において、吸収室カバー１４に希釈
水導入管１３、数個の希釈水分布器１５，１５…
が設けられ希釈水１１は希釈水分布器１５，１５
…によりオーバーフローし吸収室１７中に分散落
下する。吸収室１７中には多数のラシヒリングが
充てんされた充てん層１８が多数の孔を目皿１９
の上に支えられる。該目皿１９の下側の空間部に
は濃酸導入管１２が挿入されている。２０は吸収
室１７の下側に取付けられた不浸透黒鉛製の希釈
室である。該希釈室２０中には所定濃度の希釈酸
９が一定の液面高さ９ａになるようにプールされ
る。一方濃酸導入管１２から供給された濃硫酸７
は上記液面９ａ上に流下または噴射される。本実
施例の場合には先端部１２ａで口径をしぼつて１
〜２Kg／cm²Ｇなる圧力で噴射するようにした。こ
のようにすると濃硫酸７が液面９ａに衝突する際
周囲の空気泡を巻込むため撹拌効果が増大し、瞬
間的に濃硫酸７が溶け込むことにより衝突点の液
面付近で局部的な沸とう現象が促進され、したが
つて希釈が速やかにかつ均一に進行するので好都
合である。

希釈室２０の内部において液面９ａと目皿１９
との間に不浸透黒鉛製の棚３２が設けられ該棚３
２の中央部にオーバーフロー形の不浸透黒鉛製の
希釈酸分布器３１が取付けられている。希釈酸９
は棚３２上にプールされ希釈酸分布器３１の上端
部よりオーバーフローし液面９ａに流下する。

液面９ａから硫酸ミスト２６が発生し上昇して
目皿１９さらには充てん層１８を通過し、希釈水
分布器１５，１５…までに到る。

充分撹拌された希釈酸９は希釈室２０の下部に
直結された不浸透黒鉛製冷却部２１，２１…を通
過しジヤケツト２２内を流動する冷却水１０によ
り冷却され不浸透黒鉛製の液室２３に到る。液室
２３からの希釈酸９は２方向に分かれ、一方は出
口管２４を通りせき２５をオーバーフローして流
出する。他方希釈酸９の一部は循環パイプ２８を
通り循環ポンプ２７に到り該循環ポンプ２７の出
口側に立設する循環パイプ２８内に押し上げられ
る。立設する循環パイプ２８の上方にはそれぞれ
開閉バルブ３０，３０ａ，３０ｂを介して希釈室
２０、吸収室１７、吸収室カバー１４の内部へ連
結する分岐パイプ２８ａ，２８ｂ，２８ｃが設け
られる。２９は希釈酸９の循環流量を増減するバ
ルブである。

次に希釈酸の循環方法について述べると、通常
の運転の場合はバルブ３０ａおよび３０ｂを閉じ
バルブ３０のみを開けて分岐パイプ２８ａから希
釈酸９を直接希釈室２０へ戻して希釈熱による液
温の上昇を抑制する。また運転中に酸ミスト２６
がガス出口ノズル１６から検出されるような場合
にはバルブ３０ａも開き希釈酸９を吸収室１７中
に入れ下方へ流下せしめ上昇する酸ミスト２６に
向流接触させ酸分を吸収し希釈室２０へ戻す。こ
の場合希釈水１１と希釈酸９とは充てん層１８内
で接触しここでも希釈熱を発生するが希釈酸９が
すでに50〜70％位（H₂SO₄の場合）に希釈されて
おり、また希釈水１１の量に対し、希釈酸の量が
かなり多いため温度上昇は無視できる程度とな
る。

また出口管２４から取出された希釈酸の濃度が
所定値よりも小さいような場合には、吸収室カバ
ー１４への希釈水１１の供給を中止し、バルブ３
０，３０ａを閉じ３０ｂのみを開いて希釈酸９を
吸収室カバー１４に流入し流下させることによつ
て濃度調整を完全に実行することができる。

本考案によれば、50℃以下に冷却した希釈酸の
一部を、上記したように直接希釈室内へ又は吸収
室もしくは吸収室カバーを経由して希釈室内へ戻
すようにしたので、希釈室内の液面の上昇が抑え
られ、酸ミストの装置外への飛散が防止される。

副次的な効果として希釈室及び吸収室の使用材
料の熱劣化が防止される。又冷却した希釈酸を吸
収室カバーに流入し希釈室に戻すことにより希釈
酸の酸濃度を容易に調整することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のバツチ式濃酸希釈装置を示す概
略図、第２図は従来の連続式濃酸希釈装置を示す
縦断面図、第３図は本考案の一実施例になる連続
式濃酸希釈装置を示す縦断面図である。 符号の説明、１……槽、２……出口管、３……
バルブ、４……濃酸導入管、５……浸漬式冷却
管、６……撹拌機、７……濃度、８……混合液、
９……希釈酸、９ａ……液面、１０……冷却水、
１１……希釈水、１２……濃酸導入管、１２ａ…
…先端部、１３……希釈水導入管、１４……吸収
室カバー、１５……希釈水分布器、１６……ガス
出口ノズル、１７……吸収室、１８……充てん
層、１９……目皿、２０……希釈室、２１……冷
却部、２２……ジヤケツト、２３……液室、２４
……出口管、２５……せき、２６……酸ミスト、
２７……循環ポンプ、２８……循環パイプ、２８
ａ，２８ｂ，２８ｃ……分岐パイプ、２９……バ
ルブ、３０，３０ａ，３０ｂ，……開閉バルブ、
３１……希釈酸分布器、３２……棚。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 希釈水が流通する吸収室カバーおよび吸収室と
   該吸収室からの希釈水がシヤワー状に供給される
   希釈室と、該希釈室の液面上に濃酸を流入する濃
   酸導入管と、上記希釈室で希釈された酸の冷却器
   と、上記希釈室の液面高さを一定に制御するとと
   もに希釈された酸を取出す出口管とからなる酸希
   釈装置において、希釈室の下部に直結する冷却器
   の下端から循環ポンプを介して希釈室、吸収室及
   び吸収室カバーに至る循環ポンプを連結し、希釈
   され冷却された酸の一部を上記希釈室及び／又は
   吸収室もしくは吸収室カバー経由で希釈室に循環
   する機構を有してなる酸希釈装置。