PL86984B1 - - Google Patents

Description

Opis patentowy opublikowano: 15.12.1977 86984 Opis patentowy przedrukowano ze wzgledu na zauwazone bledy MKP B01d 3/04 Int. Cl2. B01D3/04 CZYTELNIA Ut edu Patentowego ft f ' ~t\ ifccri^asK.Mcj Lufowej Twórcawynalazku: —— Uprawniony z patentu: Hoch Bertrams Aktiengesellschaft Muttenz, Szwajcaria; Bayer Aktiengesellschaft, Leverkusen (Republika Federalna Niemiec) Sposób rozdzielania cieklych mieszanin substancji korodujacych oraz urzadzenie do rozdzielania cieklych mieszanin substancji korodujacych Wynalazek dotyczy sposobu i urzadzenia do rozdzielania cieklych mieszanin substancji korodujacych na frakcje parowa i ciekla, przy posrednim doprowadzeniu ciepla.

W przemysle czesto powstaje koniecznosc rozdzielania, zatezania i/lub oczyszczania cieklych mieszanin substancji. W zaleznosci od rodzaju rozwiazywanego problemu, proponowano rózne sposoby postepowania i rózne urzadzenia. Szczególnie trudne problemy stwarzaja ciecze korodujace lub mieszaniny substancji zawieraja¬ cych skladniki o dzialaniu korozyjnym. Ze wzgledu na stosowane materialy konstrukcyjne, powstaja przede wszystkim problemy wymiany ciepla, wplywajace na ekonomike metody, bowiem czesto niezbedne jest uzycie drogich tworzyw konstrukcyjnych, które albo uniemozliwiaja budowe instalacji, pozwalajacej na przeróbke wiekszych ilosci mieszanin substancji albo nadmiernie podnosza koszty inwestycji. Uzycie mniej odpornych materialów konstrukcyjnych obciaza proces wysokimi kosztami eksploatacyjnymi, wskutek czestych remontów instalacji a ponadto ujemnie wplywa na bezpieczenstwo ruchu, ze wzgledu na korozje lub podatnosc na pekanie materialów aparatury.

W przemysle chemicznym, jak równiez w innych przemyslach wystepuja coraz wieksze ilosci agresywnych lub korodujacych cieczy, które musza byc poddawane przeróbce w celu ich powtórnego wykorzystania lub tez zniszczone. Obok kwasów i innych mieszanin substancji korodujacych, szczególny problem stwarza kwas siarkowy, który w wielu operacjach nie zostaje zuzyty lecz wystepuje w toku procesu w postaci rozcienczonej i czesto silnie zanieczyszczonej.

Specjalnie dla zatezania rozcienczonego kwasu siarkowego zaproponowano szereg sposobów. Bardzo czesto stosowanym w skali technicznej sposobem zatezania kwasu siarkowego do umiarkowanych stezen ok. 60% H2S04, jest odparowywanie drocja bezposredniego ogrzewania spalinami. Sposoby z bezposrednim ogrzewaniem goracymi gazami sa jednakze malo przydatne do wytwarzania kwasów o wysokich stezeniach ze wzgledu na zanieczyszczone gazy odlotowe.

Opracowano metody z posrednim ogrzewaniem, przeznaczone zwlaszcza do zatezania kwasu siarkowego powyzej 90%. Zatezanie nastepuje zwykle w kotlach z zeliwa. Zywotnosc kotlów równiez przy zastosowaniu specjalnych stopów pozostawia jednak wiele do zyczenia. Poza tym nie mozna budowac kotlów o dowolnej2 86 984 wielkosci co powoduje, ze dla instalacji o duzych wydajnosciach zatezania, trzeba zestawiac szereg kotlów w baterie. Czesto kotly wyposaza sie w kolumny rektyfikacyjne. Równiez ulepszone warianty tego typu metod posiadaja niska sprawnosc cieplna i wykazuja wysokie straty kwasu przy stezeniach koncowych 95-98%. Ponadto w aparaturze znajduja sie stosunkowo duze ilosci goracego kwasu, który wskutek korozji moze wydostac sie w sposób nieprzewidziany na zewnatrz aparatury.

Czesci wymienionych trudnosci unika sie przy metodach zatezania, stosujacych odparowywanie pod zmniejszonym cisnieniem. Dla metod prózniowych znane sa rózne warianty konstrukcji, opracowane czesciowo dla specjalnych stezen kwasu lub soli. Przy pomocy tak zwanej wyparki z filmem opadajacym pracujacej z rura wyparna o opadajacym filmie wykonana z zelazokrzemu, mozna osiagnac stezenie kwasu do okolo 93% H2S04.

Poza tym zaproponowano równiez koncentrat o jednokrotnym odparowaniu filmu, w którym glówna strefa odparowywania nie znajduje sie w rurach z opadajacym filmem, lecz w poziomo ulozonych, polaczonych szeregowo rurach z plaszczami parowymi. Znany jest równiez jeszcze jeden sposób, w którym kwas siarkowy zatezany jest do stezenia koncowego okolo 93% w sposób periodyczny, pod zmniejszonym cisnieniem okolo 23 Torów.

Aby uniknac korozji opisano równiez aparatury, w których jako tworzywo konstrukcyjne zastosowano kwarc. Sposób wedlug opisu patentowego USA nr 3 294 650 przewiduje równiez stosowanie zmniejszonego cisnienia, podczas gdy dla stosunkowo malych wydajnosci znane sa równiez pracujace przy cisnieniu normalnym i ogrzewane elektrycznie aparatury kwarcowe.

Lugi mozna takze zatezac w wyparkach z opadajacym filmem, przy czym wyparki z opadajacym filmem sa ogrzewane przy pomocy stopionych soli. Opisany sposób postepowania nie moze byc jednakze przenoszony bez ograniczenia na korodujace ciecze lub mieszaniny cieczy.

Celem wynalazku jest usuniecie wymienionych trudnosci. Cel ten zostal osiagniety dzieki wynalazkowi, który rozwiazuj sposób rozdzielania cieklych mieszanin substancji korodujacych przez odparowanie bardziej lotnych skladników przy posrednim doprowadzeniu ciepla, w cienkim filmie cieczy, wzdluz korzystnie gietej pionowej scianki z obojetnego, odpornego termicznie materialu, charakteryzujacego sie tym, ze scianka jest ogrzewana przez znajdujacy sie w kontakcie z nia obojetny stop, do którego w sposób ciagly doprowadza sie cieplo przy pomocy np. innego stopu krazacego w obiegu i podgrzewanego w posrednim urzadzeniu ogrzewczym.

Sposobem wedlug wynalazku mozna bezpiecznie pod wzgledem eksploatacyjnym i ekonomicznie z punktu widzenia wykorzystania ciepla, w sposób ciagly zatezac lub rozdzielac silnie agresywne lub korodujace substancje lub mieszaniny tych substancji. Jednoczesnie mozna równiez usuwac substancje szkodliwe lub oddzielac zanieczyszczenia. Sposób ten jest korzystny zwlaszcza dla kwasów nieorganicznych lub organicznych i rozpuszczalników. Sposób ten jest szczególnie korzystny do zatezania kwasu siarkowego, a zwlaszcza kwasu siarkowego o stezeniu 50-80% do stezenia co najmniej 94%. Wszystkie czesci aparatury poddane dzialaniu substancji korodujacych sa wykonane z materialu calkowicie lub w znacznym stopniu odpornego na korozje. Na elementy konstrukcyjne tej aparatury stosuje sie zwlaszcza szkla borokrzemowe lub kwarc, a zwlaszcza szklo kwarcowe o wysokiej czystosci rzedu 99,9% Si02. Wedlug tego sposobu pracuje sie pod cisnieniem normalnym, dzieki czemu nie sa konieczne drogie urzadzenia prózniowe. Proces mozna ewentualnie prowadzic przy niewielkich nadcisnieniach do 5atm. W szczególnych przypadkach proces mozna prowadzic w atmosferze obojetnego gazu. Dzieki zastosowaniu posredniego systemu ogrzewania przy pomocy cieklego przenosnika ciepla, który ogrzewa sie w warunkach daleko posunietego wykorzystania energii cieplnej oleju opalowego, gazu ziemnego lub innych tanich zródel energii, sposób cechuje sie dobra sprawnoscia cieplna, przy czym zapewnia sie równomierne ogrzewanie powierzchni grzejnych. W przypadku najprostszej konstrukcji, poddawana przeróbce ciecz rozlewa sie po sciance rury, która z drugiej strony ogrzewana jest obojetnym stopem. Stop krazy w obiegu poprzez wymiennik ciepla, gdzie ogrzewa sie w sposób posredni. Ze wzgledów bezpieczenstwa, korzystnie jest jesli miedzy cieklym przenosnikiem ciepla i poddawana przeróbce agresywna mieszanina substancji, znajduje sie niewielka ilosc równiez cieklego materialu, który jest obojetny w stosunku do substancji korodujacych. Ponadto poniewaz we wlasciwej rurze wyparnej znajduje sie tylko bardzo malo goracej cieczy, w przypadku nieprzewi¬ dzianych zaklócenjak np. pekniecia rury wyparnej, nie nastepuja zadne trudne do opanowania komplikacje.

Rysunek wyjasnia blizej przyklady wariantów prowadzenia sposobu wzglednie wykonania urzadzenia.

Fig. 1 przedstawia podstawowy wariant wykonywania sposobu, fig. 1a, 2, 2a, 3 i 3a uklad rur wyparnych, fig. 4 wyparke z opadajacym filmem, w której gorace opary opuszczaja rure wyparki nie w przeciwpradzie ale we wspólpradzie wzgledem zatezanego, cieklego produktu, fig. 5 — wykonanie rury wyparki jako aparatury wyparnej z filmem wstepujacym, fig. 6 — inny sposób zatezania i oczyszczania kwasu siarkowego, podczas gdy fig. 7, 8 i 9 przedstawiaja wykonanie stopnia wyparnego i zamontowanej kolumny, które moga byc stosowane na przyklad w urzadzeniu wedlug fig. 6.

Rysunek przedstawia zaledwie niektóre mozliwe wzglednie zalecane rozwiazania konstrukcyjne, oczywiscie mozliwe sa i inne warianty, które sa zgodne z wynalazkiem. I tak przykladowo, obojetny stop moze jeszcze86 984 3 dodatkowo krazyc w obiegu wymuszonym. Poza tym obojetny stop moze byc równiez ogrzewany przez wezownice grzejne, zanurzone bezposrednio w stopie lub inaczej skonstruowane elementy grzejne wymiennika cieplnego. Wreszcie, uklad wedlug fig. 1 wzglednie 1a moze byc tak zmodyfikowany, ze poddawana przeróbce ciecz znajduje sie w zewnetrznej rurze a krazacy w obiegu stop w rurze wewnetrznej.

Jak przedstawia to fig. 1 poddawana rozdzielaniu ciekla mieszanina substancji wzglednie zatezana ciecz, podawana jest ze zbiornika 1 pompa dozujaca 2 do wymiennika ciepla 3 i ogrzewana w nim do temperatury mozliwie zblizonej do temperatury wrzenia a nastepnie doprowadzana do stopnia wyparnego 5. W stopniu wyparnym ciecz splywa w rurze wyparnej cienkim filmem i zostaje rozdzielona na frakcje ciekla 22 i frakcje parowa 23. Cieplo frakcji cieklej moze byc wykorzystane do ogrzewania wymiennika ciepla 3, a nastepnie frakcja ta zostaje dalej schlodzona w chlodnicy 9. Frakcja ciekla splywa wreszcie do zbiornika 10. Frakcja parowa 23 zostaje schlodzona i skroplona w kondensatorze 11. Wymiennik ciepla 11 jest z reguly czescia wymiennika ciepla 3. W wewnetrznym plaszczu 5b znajduje sie ciekly material, korzystnie stop, np. stop metaliczny lub stopione sole. Stosuje sie taki stop, który jest obojetny wzgledem zatezanej substancji i którego temperatura topnienia jest mozliwie niska. Obojetny stop 5c, korzystnie jest ogrzewac w zakresie 180-550°C przy pomocy stopu krazacego w obiegu w zewnetrznym plaszczu 5d. Korzystnie jest stosowac tutaj stopione sole o odpowiedniej, równiez nie za wysokiej temperaturze topnienia, sole te podgrzewa sie w urzadzeniu ogrzewczym 15. W zakresie temperatur 50-180°C caly zespól wyparki jest ogrzewany przy pomocy pary nasyconej.

Stopien wyparny 5 moze byc skonstruowany z trzech wspólosiowo ustawionych rur, przy czym wewnetrzna rura wyparna 5a jest wykonana z materialu odpornego na dzialanie zatezonej cieczy, korzystnie ze szkla kwarcowego/Wewnetrzny oraz zewnetrzny plaszcz jest wykonany z reguly z metalu, zwykle ze stali. Jak pokazano na fig. 6, szereg rur wyparnych 5a, a w danym przypadku otoczonych przez wewnetrzne rury stanowiace plaszcz 5d, moze byc polaczonych równolegle i nastepnie ogrzewanych wspólnie przez krazacy w obiegu stop. Jednakze szereg rur wyparnych 5a, otoczonych przez wnetrze rury plaszczowej 5b moze byc równiez polaczonych szeregowo, a nastepnie ogrzewanych albo osobno albo tez wspólnie.

Dalsze mozliwosci ustawienia stopni wyparnych przestawiaja fig. 2, 2a, 3 i 3a. Fig. 2 i 2a pokazuja stopien wyparny, w którym rury wyparne 5a sa umieszczone wspólnie z obojetnym stopie 5c, który nastepnie jest ogrzewany od wewnatrz i z zewnatrz stopem krazacym w obiegu. Fig. 3 i 3a przedstawiaja podobne w zasadzie . ustawienie stopnia wyparnego jak fig. 1, z ta jednak róznica, ze we wnetrzu rury wyparnej 5a umieszczony jest wyparnik, który w danym przypadku moze byc zraszany ciecza poddawana przeróbce. Rozwiazanie takie nadaje sie na przyklad jako wyparka ze wstepujacym filmem.

Jak pokazano to na fig. 6~9, stopien wyparny 5 jest z reguly wyposazony w kolumne odpedowa — kolum¬ ne rektyfikacyjna 6, w której zachodzi wymiana masy i energii miedzy goracymi oparami stopnia wyparnego i zatezana ciecza. Ta kolumna rektyfikacyjna moze posiadac konstrukcje kolumny z wypelnieniem lub kolumny z pólkami dzwonowymi. W przypadku kolumny z pólkami dzwonowymi, do wykonania poszczególnych pólek dzwonowych moga byc zastosowane rozmaite materialy jak na przyklad kwarc, szklo borokrzemowe, zeliwa lub stal, w zaleznosci od termicznych warunków pracy. Kolumna z pólkami dzwonowymi daje ponadto mozliwosc osobnego odprowadzania poszczególnych frakcji oparów. Miejscem wprowadzania kwasu jest co najmniej jedna pólka rektyfikacyjna, która przy pomocy skroplonych oparów uwalnia opary nieskroplowe od zawartych w nich par kwasu i porwanych kropelek kwasu. Stopien wyparny 5 i kolumna rektyfikacyjna 6 moga byc w rózny sposób ustawione wzgledem siebie. Ponadto w stopniu wyparnym 5 mozna prowadzic proces zarówno we wspól« jak i przeciwpradzie ale w kolumnie rektyfikacyjnej 6 stosuje sie wylacznie zasade przeciwpradu frakcji cieklej wzgledem frakcji parowej.

Jak przedstawiono to na fig. 6-8 jednostka wyparna pracuje metoda przeciwpradu. W przypadku ukladu 5 i 6 przedstawionego na fig. 8, jednostka wyparna 5 moze byc uwielokrotniona, a gorace opary kierowane do centralnej kolumny rektyfikacyjnej 6. Fig. 4 i 9 przedstawiaja wariant sposobu, w przypadku którego opary opuszczaja stopien wyparny 5 we wspólpradzie z frakcja ciekla. W przypadku rozwiazania wedlug fig. 9 ciekla, zatezona frakcje utrzymuje sie w obiegu przy pomocy pompy 22a. Fig. 5 przedstawia konstrukcje stopnia wyparnego w formie wyparki ze wstepujacym filmem.

Sposób wedlug wynalazku jest wyjasniony dokladniej na przykladzie zatezania kwasu siarkowego.

Rozwiazania konstrukcyjne odnosza sie w odpowiednio równiez do zatezania innych korodujacych cieczy, wzglednie do rozdzielania mieszanin substancji, które zawieraja co najmniej jeden skladnik o wlasnosciach korozyjnych. Rozcienczony i zanieczyszczony kwas o stezeniu 50-80%, korzystnie 60-75% wagowo, oczyszcza sie i zateza w urzadzeniu wedlug fig. 6. Bardziej rozcienczony kwas moze byc przykladowo wstepnie zatezony przy pomocy goracych oparów wymiennika ciepla 11. Odsacza sie przy tym nieco krystalizujacych substancji stalych. Oczywiscie wstepne zatezanie mozna równiez prowadzic w innych zwyklych urzadzeniach, jak na4 86 984 przyklad w wyparce z palnikami nurnikowymi. Kwasy o stezeniu powyzej 69% wagowo, przed wprowadzeniem do kolumny odpedowej zostaja odpowiednio rozcienczone, korzystne jest jednak umieszczanie co najmniej jednej pólki, jak pokazano na fig. 9 powyzej miejsca zasilania, aby przez odpowiednio ustalony stosunek powrotu, utrzymywac na tej pólce stezenie kwasu ponizej 69% wagowo. W ten sposób unika sie przedostawania kwasu do oparów opuszczajacych kolumne. Kwas ze zbiornika 1 poprzez pompe dozujaca 2 dostaje sie do wymiennika ciepla 3, w którym ogrzewa sie do temperatury 140-190°C przy pomocy goracych stezonych kwasów, opuszczajacych stopien wyparny 5. Z wymiennika ciepla 3 wstepnie podgrzany kwas przechodzi do kolumny odpedowej 6, gdzie jest poddawany, wdanym przypadku, dzialaniu substancji pomocniczej, doprowadzanej ze zbiornika 7 przez pompe dozujaca 8. Jako substancje pomocnicze dodaje sie srodki przeciwpieniace, jak równiez chemikalia na przyklad kwas azotowy, które utleniaja lub redukuja zanieczyszczenia kwasu i korzystnie przeprowadzaja w stan gazowy, a w danym przypadku równiez w stan staly. Aby podwyzszyc efekt oczyszczania mozna, w tym przypadku, wprowadzanie kwasu razem z substancjami pomocniczymi oraz doprowadzanie energii zewnetrznej prowadzic w obiegu przy pomocy pompy 6c (fig. 7 i 8). Z klumny odpedowej 6 kwas zostaje nastepnie rozlany przez glowice rozdzielacza 6d w postaci opadajacego filmu w rurze wyparnej 5a stopnia wyparnego 5. Kazdy element wyparny moze przy jednoroazowym przeplywie, wytwarzac okolo 5-30 t/dobe co najmniej 94% kwasu, przy srednicy rury wyparnej 5a wynoszacej 150—400 mm. Miedzy wewnetrzna rura wyparna 5a i plaszczem 5b znajduje sie stop, którego temperatura topnienia jest mozliwie niska, ale który jednakze nawet w temperaturze wrzenia zatezanego kwasu nie posiada zadnej istotnej preznosci par. Korzystnie stosuje sie stopy metali, jak na przyklad stop bizmutu i olowiu topiacy sie w temperaturze 120—125°C.

Zastosowanie tego bardzo nisko topliwego stopu posiada te zalete, ze w przypadku przerwy w pracy urzadzenia stop ten przez proste dodatkowe ogrzewanie parowe, w danym przypadku przez ogrzewanie para rury wyparnej 5a, moze byc utrzymywany w cieklym stanie. Rura wyparna 5a wykonana jest z kwarcu, korzystnie o czystosci 99,9% Si02. Umocowanie rury ze szkla kwarcowego 5a w stopniu wyparnym 5 dokonuje sie korzystnie pod jej wlasnym ciezarem i ewentualnie ciezarem nadbudowanej kolumny odpedowej 6, tak, ze rura podlega napreze* niom cisnieniowym tylko w kierunku promieniowym i osiowym. Korzystnie jest jesli dolna czesc rury kwarcowej, w celu lepszego uszczelnienia jest sferycznie rozszerzona lub tez wyposazona w duzy plaski szlif.

Kolumna odpedowa 6 moze byc nie tylko nasadzona bezposrednio na rure wyparna 5a (fig. 7), lecz równiez ustawiona z boku (fig. 8). W tym przypadku czesci laczace kolumne i rure wyparna posiadaja konstrukcje elastyczna.

Rura wyparna 5a jest ogrzewana stopem 5e za posrednictwem stopu 5c, który znajduje sie miedzy wewnetrznym plaszczem 5b i zewnetrznym plaszczem 5d. Korzystnie jest stosowac stopione sole o temperatu¬ rze topnienia 140-160°C i skladzie 53% KN03, 44% NaNo3 i 7% NaN02. Mozna stosowac jednak równiez inne stopy cechujace sie niska temperatura topnienia, minimalna preznoscia pary w temperaturze pracy, a poza tym nie ulegajace rozkladowi. Poniewaz jako material konstrukcyjny dla tych czesci aparatury, które stykaja sie ze stopem stosuje sie ze wzgledów ekonomicznych stal, stop nie powinien równiez wykazywac dzialania korodujacego. Obok wspomnianych stopów mozna stosowac jeszcze stopy oparte na bazie bizmutu i/lub olowiu i/lub galu i/lub cyny i/lub cynku, o temperaturze topnienia 25-150°C.

Cieplo niezbedne do zatezania doprowadza sie poprzez urzadzenie ogrzewcze 15, przez które krazy utrzymywany w obiegu stop grzejny 5e. Olej opalowy lub gaz ziemny 16 spala sie, jesli to jest mozliwe ze 'wzgledu na ograniczenie emisji, z pozostalosciami 14 przy pomocy zespolu palników 17. Wytworzone cieplo przekazywane jest do stopu krazacego w systemie rur 18, który ogrzewa sie tu do temperatury 100-550°C. Czesc swego ciepla gazy spalinowe oddaja w wymienniku ciepla 19, ogrzewajac powietrze uzywane do spalania.

W rurze wyparnej 5a kwas siarkowy zostaje zatezony do 94-98,3% i nastepnie ochlodzony w wymienniku ciepla 3 oraz chlodnicy dodatkowej 9. Wdanym przypadku miedzy wymiennikiem ciepla 3 i chlodnica dodatkowa 9 wlaczone jest urzadzenie oddzielajace ciala stale (wykrystalizowane sole). Wdanym przypadku zbiornik 10 jest urzadzony równiez jako zbiornik sedymentacyjny dla cial stalych. Oddzielanie soli w trakcie zatezania w rurze wyparnej 5a nie jest szkodliwe, poniewaz jak to wykazaly specjalne badania sa one stale wymywane i usuwane z rury wyparnej razem z odplywajacym kwasem. Caly stopien wyparny pracuje w warun¬ kach zblizonych do cisnienia atmosferycznego.

Za posrednictwem przewodu nadmuchowego 20 instalacja wyparna moze byc utrzymywana przez caly czas pracy w warunkach niewielkiego nadcisnienia gazu obojetnego. Nadmierny wzrost cisnienia, zwiazany z nieprzewidzianymi gwaltownymi zjawiskami odparowywania w rurze wyparnej 5a, zostaje natychmiast zlikwi¬ dowany przy pomocy urzadzenia 21 stanowiacego zawór bezpieczenstwa.

Opary opuszczajace kolumne odpedowa 6, to jest latwo lotne frakcje, zostaja skroplone w wymienniku ciepla 11 i odprowadzone do oddzielacza oleju lub substancji stalych 12. Kondensat w postaci wody o wysokiej czystosci jest usuwany z instalacji wyparnej do odprowadzenia 13. Oleje oraz inne zanieczyszczenia organiczne, które zawarte byly w oparach, zostaja odebrane w odprowadzeniu 14 i skierowane bezposrednio do spalenia w instalacji ogrzewczej 15.86 984 5 Sposób wedlug wynalazku jest szczególnie przydatny do rozdzielania cieklych mieszanin substancji, w przypadku których wymagane sa temperatury powyzej 200°Cr a zwlaszcza powyzej 250°C.

Sposób wedlug wynalazku wyjasniaja dokladniej ponizej podane przyklady prowadzenia procesu.

Przyklad I. W instalacji o ukladzie zblizonym do przedstawionego na fig. 6 zainstalowana jest rura wyparna ze szkla kwarcowego, o zanieczyszczeniu 8 ppm, srednicy 200 mm i dlugosci 5m. Jako kolumna rektyfikacyjna zostal zainstalowany zespól pieciu pólek z topionego kwarcu, czystosc 98%, wzglednie szkla borokrzemowego. Przy pomocy tlokowej pompy dozujacej doprowadzano przez wymiennik ciepla do glowicy kolumny rektyfikacyjnej 400 kg/godz. kwasu siarkowego o stezeniu 70%. Kwas siarkowy byl zanieczyszczony dwoma zwiazkami organicznymi, glównie mono- i dwunitrotoluenem. Temperatura kwasu wprowadzanego do kolumny wynosila 100°C, a temperatura oparów wychodzacych w tym samym miejscu 113°C. Przy skropleniu goracych oparów i ochlodzeniu do temperatury 25°C powstala faza wodna i organiczna. Faza organiczna mogla byc zawracana do procesu. Faza wodna zawierala niewielkie ilosci kwasu siarkowego. Stop soli byl ogrzewany do 460°C i w stopniu wyparnym schladzal sie do 400°C. Kwas siarkowy, wyplywajacy z czesci wyparnej posiadal stezenie 96% i temperature 314°C. W chlodnicy mieszalnikowej kwas byl wstepnie chlodzony przez zmieszanie z kwasem zimnym, a przed ostatecznym odprowadzeniem z instalacji wyparnej byl chlodzony do 25°C w chlodnicach zraszanych woda.

Przyklad II. W instalacji analogicznej jak opisana w przykladzie I, ustalono ilosc doprowadzanego kwasu siarkowego o stezeniu 70% na 225 kg/godz. Jakosc kwasu byla porównywalna z kwasem opisanym w przykladzie I. Temperatura kwasu wprowadzanego na kolumne rektyfikacyjna wynosila 102°C, temperatura przy wejsciu do rury wyparnej 250°C, a temperatura przy wyjsciu z rury wyparnej 323°C. Temperatura oparów przy wyjsciu z czesci wyparnej wynosila 290°C, przy wyjsciu z kolumny rektyfikacyjnej 152°C a przy wyjsciu z instalacji 35°C. Na pólke zasilajaca jednostki wyparnej dodawano 0,5-1% objetosciowo kwasu azotowego o stezeniu 65%, w przeliczeniu na odplywajacy kwas siarkowy. Stop soli przy wejsciu do jednostki wyparnej posiadal temperature 445°C a przy wejsciu 415°C. Stezenie kwasu na pierwszej pólce dzwonowej wynosilo 73,9% H2S04, na drugiej- 76,1% H2S04, na trzeciej - 85,2% H2S04, na czwartej - 95,6% H2S04 a na piatej—96,6% H2S04. Zatezony kwas posiadal stezenie 97,8% H2S04. Zawartosc wegla obnizyla sie z poczatkowej wartosci 1,2% na 0,0004%.

Pryklad III. W aparaturze o ukladzie podobnym do przedstawionego na fig. 7, przeróbce poddawano odpadowy kwas siarkowy z procesu nitracji. Stezenie poczatkowe wynosilo 75% H2S04. Kolumna rektyfikacyj¬ na skladala sie z czterech pólek dzwonowych ze szkla kwarcowego. Temperatura na poszczególnych pólkach dzwonowych wynosila na pierwszej pólce 100°C, na drugiej- 175°C, na trzeciej - 240°C, a na czwartej -318°C. Temperatura kwasu doprowadzanego na kolumne rektyfikacyjna wynosila 99°C, a do rury wyparnej 318°C. Temperatura scianek zewnetrznych rury wyparnej wynosila 430°C. Zatezony kwas posiadal stezenie 98,2% H2S04 i zawieral 0,0003% C, 0,034% N02 i 0,0028% Fe.

Przyklad IV. W instalacji pracujacej wedlug sposobu przedstawionego schematycznie na fig. 9, zatezano odpadowy kwas siarkowy o stezeniu 70%. Kolumna rektyfikacyjna w tym przypadku posiadala konstrukcje kolumny z wypelnieniem. Zatezony kwas utrzymywany byl w obiegu przy pomocy pompy 22a.

Ilosc przepompowywanego kwasu w stosunku do ilosci kwasu odprowadzanego z procesu wynosila jak 3:1.

Kwas krazacy w obiegu i kwas odprowadzany jako produkt posiadaly stezenie 95,3% H2S04. W kolumnie z wypelnieniem ulegal on zatezeniu do 85% H2S04 i zawieral juz tylko niewielkie ilosci zanieczyszczen organicznych. Zanieczyszczenia te utleniano przez dodanie 1 % objetosciowych kwasu azotowego o stezeniu 65%, w przeliczeniu na odprowadzany kwas siarkowy. Kwas siarkowy znajdujacy sie w obiegu mial temperature 280°C, a kwas wyplywajacy z kolumny z wypelnieniem do czesci wyparnej temperature 265°C. Temperatura oparów odchodzacych przy wyjsciu z rury wyparnej wynosila 307°C. Kolumne rektyfikacyjna opuszczaly opary o temperaturze 110°C.

We wszystkich przedstawionych przykladach ilosci odgazów byly bardzo male. Tylko niewielkie slady S02 mozna bylo oznaczyc analitycznie. Glówny skladnik odgazów stanowil dwutlenek wegla.

Claims (20)

Zastrzezenia patentowe

1. Sposób rozdzielania cieklych mieszanin substancji korodujacych, przez odparowanie latwiej lotnych skladników przy posrednim doprowadzeniu ciepla w cienkim filmie cieczy, wzdluz gietej pionowej scianki z obojetnego, termicznie odpornego materialu, znamienny tym, ze scianka jest ogrzana przez znajdujace sie z nia w kontakcie, obojetne wzgledem mieszaniny przerabianych substancji, ciekle medium, do którego w sposób ciagly jest doprowadzane cieplo przy pomocy stopu krazacego w obiegu i podgrzewanego w posrednim urzadzeniu grzejnym.6 16 984

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze film cieczy wytworzony jest na wewnetrznej stronie pionowej rury otoczonej podwójnym plaszczem, a w wewnetrznym plaszczu, jako medium przenoszace cieplo, znajduje sie obojetny wzgledem mieszaniny substancji stop, który jest ogrzewany przez stop krazacy w obiegu w zewnetrznym plaszczu, do którego w sposób ciagly doprowadzane jest cieplo.

3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze film jest wytwarzany na zewnetrznej stronie pionowej rury, w której wnetrzu znajduje sie obojetne medium.

4. "'4. Sposób wedlug zastrz. 2, znamienny tym, ze w celu poprawienia wymiany ciepla, stop w wewnetrznym plaszczu poruszany jest w sposób wymuszony.

5. SposóB wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze mieszanina rozdzielonych substancji jest ogrzewana przez wymiane ciepla z oddzielona ciekla i/lub parowa frakcja.

6. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze podgrzana mieszanina rozdzielanych substancji, przed wprowadzeniem do stopnia wyparnego podlega wymianie masy z oparami,

7. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze rozdzielana mieszanine stanowia rozcienczone kwasy, korzystnie kwas siarkowy, które sa zatezane i/lub oczyszczane.

8. Sposób wedlug zastrz. 7, znamienny tym, ze jako mieszanine rozdzielanych substancji stosuje sie kwas siarkowy o stezeniu 50-80%.

9. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze stopien wyparny jest podzielony na szereg stopni.

10. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze film cieczy wytwarzany jest w postaci filmu zraszajacego, wstepujacego lub opadajacego.

11. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze jest prowadzony przy cisnieniu okolo 1-5 atmo¬ sfer.

12. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze jest prowadzony w atmosferze gazu obojetnego.

13. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze obojetny stop stanowi laznia ze stopionego metalu a krazacy w obiegu stop stanowia stopione sole.

14. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze w krazacym stopie utrzymywany jest gradient temperaturowy odpowiadajacy stanowi wrzenia mieszaniny rozdzielanych substancji.

15. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze do mieszaniny rozdzielanych substancji dodawane sa substancje pomocnicze.

16. Urzadzenie do rozdzielania ciektych mieszanin substancji korodujacych, przez odparowanie latwo wrzacej frakcji przy posrednim doprowadzeniu ciepla, znamienne tym, ze sklada sie z wymiennika ciepla (3) i stopnia wyparnego (5) z rura wyparna (5a) wykonana z obojetnego, termicznie odpornego materialu, plaszcza (5b) otaczajacego rure wyparna (5a), zawierajacego obojetne ciekle medium oraz z zewnetrznego plaszcza (5d) otaczajacego plaszcz (5b), zawierajacego krazacy w obiegu stop, urzadzenia ogrzewczego (15) dla stopu krazacego w obiegu oraz chlodnicy (9) wzglednie kondensatora (11) do chlodzenia oddzielonej cieklej wzglednie parowej frakcji.

17. Urzadzenie wedlug zastrz. 16, znamienne tym, ze rura wyparna (5a) jest wykonana z kwarcu.

18. Urzadzenie wedlug zastrz. 16, znamienne tym, ze zawiera szereg rur wyparnych (5a) polaczonych równolegle i/lub szeregowo.

19. Urzadzenie wedlug zastrz. 16, z n a m i e n n e tym, ze miedzy wymiennikiem ciepla i stopniem wyparnym (5) wlaczona jest kolumna odpedowa (6).

20. Urzadzenie wedlug zastrz. 16, znamienne tym, ze w rurze wyparnej (5a) znajduje sie wyparnik (5f).86 984 z- vj r23 'l~6 \ 22 FIG. 4 22 FIG. 3 F!G.3a FIG. 686 984 6a- 6b- 6c- h- 6d, 5-~ 5a W-Sb 5c 5d U5e HO 7 ^ \77Z0 -5a -Sb ¦Sc -5d -5e -6a -6b no. 8 23 22a-lQ 22 + na: 1ZZZ2 te u ^ T5 FIG. 9 Prac. Poligraf. UP PRL naklad 120+18 Cena 10 zl