專利名稱：用來調(diào)節(jié)酸或堿液的濃度的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及特別地為硫酸的酸或堿液的濃度的調(diào)節(jié)，其中所述酸或堿液通過入口被供應(yīng)到混合室并且在混合室中與用來調(diào)節(jié)濃度的介質(zhì)混合，并且其中濃度調(diào)節(jié)的酸或堿液從所述混合室通過出口被排放。
背景技術(shù)：
以下參考硫酸描述濃度調(diào)節(jié)。然而，本發(fā)明不限于此，并且通常可以應(yīng)用于調(diào)節(jié)酸或堿液的濃度。
為化學(xué)工業(yè)的非常重要的原始材料的硫酸通常通過所謂的雙吸收工藝被生產(chǎn)，該工藝?yán)缭?Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry,第 5 版,第 A25 卷,第 635到700頁中描述。二氧化硫(SO2)在轉(zhuǎn)化器中通過催化劑轉(zhuǎn)化為三氧化硫(S03)。獲得的三氧化硫在轉(zhuǎn)化器之后被取出并且被供應(yīng)到中間吸收器或最終吸收器(例如，熱的吸收器)，在該吸收器中，包含三氧化硫的氣體以逆流被引導(dǎo)到濃縮的硫酸(H2SO4)并且在該濃縮的硫酸中被吸收。獲得的高度濃縮的硫酸作為產(chǎn)品被部分地取出并且在用水稀釋后部分地再循環(huán)到吸收器以便重新吸收。
為了為吸收器回路調(diào)節(jié)酸濃度，至今已經(jīng)使用如圖1中示出的設(shè)備。在這些設(shè)備中，濃縮的硫酸經(jīng)由入口通過供應(yīng)導(dǎo)管被供應(yīng)到混合室，該混合室基本上布置成相對(duì)于供應(yīng)導(dǎo)管成直角。具有噴嘴開口的噴槍(所謂的“黑管”)延伸到鄰近入口的端部中，水通過該噴槍被填充到硫酸流以便調(diào)節(jié)濃度，即，以便稀釋。在混合室中，濃縮的硫酸和水混合，并且濃度調(diào)節(jié)的硫酸經(jīng)由與供應(yīng)導(dǎo)管相對(duì)的端部處的出口通過排出導(dǎo)管被移除。為了使?jié)饪s的硫酸和水互相混合，也可以在混合室中包括靜態(tài)混合器。然而，流動(dòng)橫截面因此減小，這導(dǎo)致壓力損失。盡管相當(dāng)大量的設(shè)備，但在出口導(dǎo)管的進(jìn)口處不能實(shí)現(xiàn)均勻的濃度。如在導(dǎo)管的橫截面上看到的，濃度偏差是大約O. 5wt-%。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是以低的壓力損失實(shí)現(xiàn)酸或堿液的均勻稀釋和小的濃度偏差。
在本發(fā)明的方法中基本上實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，其中特別地是水的用來調(diào)節(jié)濃度的介質(zhì)在混合室的入口之前被填充到酸或堿液，并且酸流或堿液流和介質(zhì)的流隨后偏轉(zhuǎn)優(yōu)選 90°。
通過仍然在混合室之前填充介質(zhì)并且隨后在混合室的入口處偏轉(zhuǎn)流，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)烈的相互混合，這在酸或堿液中導(dǎo)致與常規(guī)方法相比明顯更均勻的濃度分布。
在本發(fā)明的工藝的有利發(fā)展中，用來調(diào)節(jié)濃度的介質(zhì)優(yōu)選地通過噴嘴裝置被填充，基本上均勻地分布在所述酸流或堿液流的橫截面上。除了強(qiáng)烈相互混合的上述優(yōu)點(diǎn)外， 這涉及的另外優(yōu)點(diǎn)是，在混合室的出口處僅僅獲得小的濃度偏差。
本發(fā)明還涉及一種適合用來執(zhí)行上述方法的設(shè)備，該設(shè)備包括用于酸或堿液的供應(yīng)導(dǎo)管；基本上以直角鄰接供應(yīng)導(dǎo)管的混合室；和排出導(dǎo)管，所述排出導(dǎo)管在與所述供應(yīng)導(dǎo)管相對(duì)的端部離開所述混合室。根據(jù)本發(fā)明，在供應(yīng)導(dǎo)管和混合室之間設(shè)置噴嘴裝置， 該噴嘴裝置用于填充用來調(diào)節(jié)濃度的介質(zhì)。
由于噴嘴裝置的創(chuàng)造性布置，該介質(zhì)比常規(guī)設(shè)備中較早地被填充到酸流或堿液流，并且也迫使所述流在混合室的入口處偏轉(zhuǎn)，由此實(shí)現(xiàn)強(qiáng)烈的相互混合并且因此在酸或堿液中實(shí)現(xiàn)均勻的濃度分布。
根據(jù)本發(fā)明，發(fā)現(xiàn)有利的是，相對(duì)于供應(yīng)導(dǎo)管的軸線(A)基本上成直角地布置噴嘴>J-U ρ α裝直。
除了迫使酸流或堿液流偏轉(zhuǎn)的效果外，可以省略如現(xiàn)有技術(shù)中那樣在混合室中包括靜態(tài)混合器并且因此增加流動(dòng)阻力?；旌鲜抑械膲毫p失相應(yīng)地減小。
根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例，噴嘴裝置包括至少一個(gè)、但優(yōu)選地多個(gè)噴嘴管，該噴嘴管布置成橫向地穿過供應(yīng)導(dǎo)管并且包括多個(gè)噴嘴開口。
在另一特別優(yōu)選的實(shí)施例中，噴嘴裝置構(gòu)造為基本上環(huán)形的法蘭(噴嘴環(huán))并且包括具有噴嘴開口的至少一個(gè)腹板。所述噴嘴裝置優(yōu)選地包括多個(gè)、例如三個(gè)或四個(gè)具有噴嘴開口的腹板，所述腹板以扇形的方式排列。取決于該設(shè)施的設(shè)計(jì)和預(yù)期的流量，腹板的數(shù)量可以以幾乎任何方式變化。同樣在本發(fā)明的范圍內(nèi)的是，在噴嘴環(huán)自身中也提供噴嘴開口，以 便也從側(cè)部填充該介質(zhì)到酸流或堿液流。
通過經(jīng)由噴嘴環(huán)和至少一個(gè)腹板供應(yīng)該介質(zhì)，當(dāng)介質(zhì)被填充時(shí)已經(jīng)在酸流或堿液流的橫截面上均勻分布，使得僅僅小的濃度偏差存在于混合室的出口處。同時(shí)，該布置僅產(chǎn)生小的流動(dòng)阻力，使得酸流或堿液流中的壓力損失保持較低。
根據(jù)本發(fā)明，噴嘴開口沿著或逆著酸或堿液的流動(dòng)方向指向，后者變型是優(yōu)選的， 這是由于相互混合被另外的偏轉(zhuǎn)和湍流混合促進(jìn)。
通過本發(fā)明，如從現(xiàn)有技術(shù)已知的大約O. 5wt-%的酸或堿液的濃度偏差可以減小到O. lwt-%以下。
隨后將參考實(shí)施例和附圖詳細(xì)說明本發(fā)明。描述且/或示出的所有特征自身或以任何組合形成本發(fā)明的主題，而與它們包括在權(quán)利要求中或它們的回引無關(guān)。


圖1以示意圖示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的用于濃度調(diào)節(jié)的設(shè)備。
圖2以示意圖示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的用于濃度調(diào)節(jié)的本發(fā)明的設(shè)備。
圖3示出作為噴嘴環(huán)的第二實(shí)施例中的噴嘴裝置的構(gòu)造。
圖4示出圖3中示出的噴嘴環(huán)的放大局部視圖。
具體實(shí)施方式
在圖1中示出如現(xiàn)有技術(shù)中已知的一種用于硫酸的濃度調(diào)節(jié)的設(shè)備。該設(shè)備包括用于濃縮的硫酸的供應(yīng)導(dǎo)管1，該供應(yīng)導(dǎo)管與混合室3的入口 2連接?；旌鲜?布置成相對(duì)于供應(yīng)導(dǎo)管I基本上成直角并且在與供應(yīng)導(dǎo)管I相對(duì)的端部具有出口 4，該出口與排出導(dǎo)管 5連接。排出導(dǎo)管5同樣布置成相對(duì)于混合室3基本上成直角并且與供應(yīng)導(dǎo)管I基本上位于相同的平面中。
在鄰近入口 2的混合室3的端部中，布置具有噴嘴開口(所謂的“黑管”)的噴槍6，水可以通過該噴槍被注射到硫酸流中。此外，靜態(tài)混合器也可以包括在混合室3中，該靜態(tài)混合器沒有在圖中被示出。
圖2示出根據(jù)本發(fā)明的用于濃度調(diào)節(jié)的設(shè)施，其基本元件對(duì)應(yīng)于如圖1中示出的現(xiàn)有技術(shù)設(shè)施的那些基本元件并且因此具有相同的附圖標(biāo)記，使得在這個(gè)范圍內(nèi)參考上面的描述。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，突出到混合室3中的所謂的黑管以及可能的靜態(tài)混合器被省略。替代地，多個(gè)噴嘴管7形式的噴嘴裝置安裝在供應(yīng)導(dǎo)管I的端部和混合室3的入口 2 之間，水通過該噴嘴裝置被注射到硫酸流中。管12的噴嘴開口 11可以沿硫酸的流動(dòng)方向布置，但如示出的，優(yōu)選地布置在噴嘴管12的相對(duì)側(cè)上，以便通過另外的偏轉(zhuǎn)和湍流混合促進(jìn)相互混合。
替代如圖2中描繪的一個(gè)或更多個(gè)噴嘴管12，噴嘴裝置7也可以構(gòu)成如圖3中示出的環(huán)形法蘭(噴嘴環(huán))8，該環(huán)形法蘭的尺寸被調(diào)節(jié)到供應(yīng)導(dǎo)管I和混合室3的入口 2之間的連接點(diǎn)。在噴嘴環(huán)8中，以扇形的方式布置四個(gè)空心腹板9。基于扇形布置，空心腹板9 與通過噴嘴環(huán)8的端口 10連接，水供應(yīng)源可以連接到(例如法蘭安裝)該端口。
圖4示出圖3中描繪的噴嘴環(huán)7的四個(gè)空心腹板9的詳細(xì)圖。在沿著或優(yōu)選地逆著硫酸的流動(dòng)方向指向的空心腹板9的一側(cè)上布置噴嘴開口 11，水通過該噴嘴開口被注射到硫酸中。這里沒有示出的是根據(jù)本發(fā)明的在噴嘴環(huán)8自身中具有噴嘴開口 11的實(shí)施例。
例子
從如圖1中示出的用于濃度調(diào)節(jié)的設(shè)施的基本構(gòu)造出發(fā)，對(duì)根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)備和根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備執(zhí)行模型計(jì)算和模擬。使用具有99.5wt-% H2SO4的1，623t/h的硫酸流，13. 6t/h的水被注射到該硫酸流中。
在常規(guī)設(shè)施的混合室的出口，在混合室的出口的橫截面上確定從98. 458wt-%到 99. 048wt-%H2S04的波動(dòng)范圍，即O. 4%和O. 5%之間的偏差。
在另一方面，在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)施的混合室的出口，確定小于O. lwt-%的偏差，波動(dòng)范圍為 98. 68 lwt-% 到 98. 775wt-% H2SO4。
因此，本發(fā)明顯著地有助于濃度偏差的明顯減小。
附圖標(biāo)記清單
I供應(yīng)導(dǎo)管
2入口
3混合室
4出口
5排出導(dǎo)管
6噴槍(“黑管”)
7噴嘴裝置
8環(huán)形法蘭(“噴I
9腹板
10端口
11噴嘴開口
12噴嘴管
權(quán)利要求
1.一種用來調(diào)節(jié)特別地為硫酸的酸或堿液的濃度的方法，其中所述酸或堿液通過入口被供應(yīng)到混合室并且在所述混合室中與特別地為水的用來調(diào)節(jié)濃度的介質(zhì)混合，并且其中濃度調(diào)節(jié)的酸或堿液從所述混合室通過出口被排放，其特征在于，用來調(diào)節(jié)所述酸或堿液的濃度的所述介質(zhì)在所述混合室的入口之前被填充，并且酸流或堿液流和所述介質(zhì)的流在所述混合室中偏轉(zhuǎn)優(yōu)選90°。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，用來調(diào)節(jié)濃度的介質(zhì)優(yōu)選地通過噴嘴裝置被填充，基本上均勻地分布在所述酸流或堿液流的橫截面上。
3.一種用來調(diào)節(jié)酸或堿液的濃度、特別地用來執(zhí)行根據(jù)前述權(quán)利要求的任一權(quán)利要求所述的方法的設(shè)備，所述設(shè)備包括用于所述酸或堿液的供應(yīng)導(dǎo)管(I);基本上以直角鄰接所述供應(yīng)導(dǎo)管(I)的混合室(3);和排出導(dǎo)管(5)，所述排出導(dǎo)管在與所述供應(yīng)導(dǎo)管(I)相對(duì)的端部離開所述混合室(3)，其特征在于，在所述供應(yīng)導(dǎo)管(I)中設(shè)置噴嘴裝置(7)，所述噴嘴裝置用于填充用來調(diào)節(jié)所述濃度的介質(zhì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征在于，所述噴嘴裝置(7)基本上布置成相對(duì)于所述供應(yīng)導(dǎo)管(I)的軸線(A)成直角。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的設(shè)備，其特征在于，所述噴嘴裝置(7)包括至少一個(gè)噴嘴管(12)，所述至少一個(gè)噴嘴管布置成橫向地穿過所述供應(yīng)導(dǎo)管(1)，并具有多個(gè)噴嘴開口(11)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的設(shè)備，其特征在于，所述噴嘴裝置(7)包括噴嘴環(huán)(8)，在所述噴嘴環(huán)中布置具有噴嘴開口(11)的至少一個(gè)腹板(9)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于，所述噴嘴環(huán)(8)包括多個(gè)、特別地三個(gè)或四個(gè)具有噴嘴開口(11)的腹板(9)，所述腹板以扇形的方式排列。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的設(shè)備，其特征在于，噴嘴開口(11)形成在所述噴嘴環(huán)(8)中。
9.根據(jù)權(quán)利要求5到8的任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其特征在于，所述噴嘴開口(11)逆著所述酸或堿液的流動(dòng)方向指向。
10.根據(jù)權(quán)利要求5到9的任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其特征在于，所述噴嘴開口(11)沿著所述酸或堿液的流動(dòng)方向指向。
全文摘要
為了調(diào)節(jié)特別地為硫酸的酸或堿液的濃度，酸或堿液通過入口被供應(yīng)到混合室，在混合室中與用來調(diào)節(jié)濃度的介質(zhì)混合，并且濃度調(diào)節(jié)的酸或堿液通過出口從混合室被排放。為了以低的壓力損失實(shí)現(xiàn)酸或堿液的均勻稀釋和小的濃度偏差，特別地為水的用來調(diào)節(jié)濃度的介質(zhì)在混合室的入口之前被填充到酸或堿液，并且酸流或堿液流和介質(zhì)的流隨后偏轉(zhuǎn)優(yōu)選90°。
文檔編號(hào)C01B17/74GK103025652SQ201180006917
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2011年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月8日
發(fā)明者K-H·道姆, H·艾澤曼, W·沙爾克 申請(qǐng)人:奧圖泰有限公司