用來調節酸或鹼液的濃度的方法和設備的製作方法

2023-06-01 12:21:36

專利名稱：用來調節酸或鹼液的濃度的方法和設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及特別地為硫酸的酸或鹼液的濃度的調節，其中所述酸或鹼液通過入口被供應到混合室並且在混合室中與用來調節濃度的介質混合，並且其中濃度調節的酸或鹼液從所述混合室通過出口被排放。
背景技術：
以下參考硫酸描述濃度調節。然而，本發明不限於此，並且通常可以應用於調節酸或鹼液的濃度。
為化學工業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，該工藝例如在 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)在轉化器中通過催化劑轉化為三氧化硫(S03)。獲得的三氧化硫在轉化器之後被取出並且被供應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到濃縮的硫酸(H2SO4)並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品被部分地取出並且在用水稀釋後部分地再循環到吸收器以便重新吸收。
為了為吸收器迴路調節酸濃度，至今已經使用如圖1中示出的設備。在這些設備中，濃縮的硫酸經由入口通過供應導管被供應到混合室，該混合室基本上布置成相對於供應導管成直角。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節濃度，即，以便稀釋。在混合室中，濃縮的硫酸和水混合，並且濃度調節的硫酸經由與供應導管相對的端部處的出口通過排出導管被移除。為了使濃縮的硫酸和水互相混合，也可以在混合室中包括靜態混合器。然而，流動橫截面因此減小，這導致壓力損失。儘管相當大量的設備，但在出口導管的進口處不能實現均勻的濃度。如在導管的橫截面上看到的，濃度偏差是大約O. 5wt-%。發明內容
本發明的目的是以低的壓力損失實現酸或鹼液的均勻稀釋和小的濃度偏差。
在本發明的方法中基本上實現這個目的，其中特別地是水的用來調節濃度的介質在混合室的入口之前被填充到酸或鹼液，並且酸流或鹼液流和介質的流隨後偏轉優選 90°。
通過仍然在混合室之前填充介質並且隨後在混合室的入口處偏轉流，實現強烈的相互混合，這在酸或鹼液中導致與常規方法相比明顯更均勻的濃度分布。
在本發明的工藝的有利發展中，用來調節濃度的介質優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鹼液流的橫截面上。除了強烈相互混合的上述優點外， 這涉及的另外優點是，在混合室的出口處僅僅獲得小的濃度偏差。
本發明還涉及一種適合用來執行上述方法的設備，該設備包括用於酸或鹼液的供應導管；基本上以直角鄰接供應導管的混合室；和排出導管，所述排出導管在與所述供應導管相對的端部離開所述混合室。根據本發明，在供應導管和混合室之間設置噴嘴裝置， 該噴嘴裝置用於填充用來調節濃度的介質。
由於噴嘴裝置的創造性布置，該介質比常規設備中較早地被填充到酸流或鹼液流，並且也迫使所述流在混合室的入口處偏轉，由此實現強烈的相互混合併且因此在酸或鹼液中實現均勻的濃度分布。
根據本發明，發現有利的是，相對於供應導管的軸線(A)基本上成直角地布置噴嘴>J-U ρ α裝直。
除了迫使酸流或鹼液流偏轉的效果外，可以省略如現有技術中那樣在混合室中包括靜態混合器並且因此增加流動阻力。混合室中的壓力損失相應地減小。
根據本發明的第一實施例，噴嘴裝置包括至少一個、但優選地多個噴嘴管，該噴嘴管布置成橫向地穿過供應導管並且包括多個噴嘴開口。
在另一特別優選的實施例中，噴嘴裝置構造為基本上環形的法蘭(噴嘴環)並且包括具有噴嘴開口的至少一個腹板。所述噴嘴裝置優選地包括多個、例如三個或四個具有噴嘴開口的腹板，所述腹板以扇形的方式排列。取決於該設施的設計和預期的流量，腹板的數量可以以幾乎任何方式變化。同樣在本發明的範圍內的是，在噴嘴環自身中也提供噴嘴開口，以 便也從側部填充該介質到酸流或鹼液流。
通過經由噴嘴環和至少一個腹板供應該介質，當介質被填充時已經在酸流或鹼液流的橫截面上均勻分布，使得僅僅小的濃度偏差存在於混合室的出口處。同時，該布置僅產生小的流動阻力，使得酸流或鹼液流中的壓力損失保持較低。
根據本發明，噴嘴開口沿著或逆著酸或鹼液的流動方向指向，後者變型是優選的， 這是由於相互混合被另外的偏轉和湍流混合促進。
通過本發明，如從現有技術已知的大約O. 5wt-%的酸或鹼液的濃度偏差可以減小到O. lwt-%以下。
隨後將參考實施例和附圖詳細說明本發明。描述且/或示出的所有特徵自身或以任何組合形成本發明的主題，而與它們包括在權利要求中或它們的回引無關。


圖1以示意圖示出根據現有技術的用於濃度調節的設備。
圖2以示意圖示出根據本發明的第一實施例的用於濃度調節的本發明的設備。
圖3示出作為噴嘴環的第二實施例中的噴嘴裝置的構造。
圖4示出圖3中示出的噴嘴環的放大局部視圖。
具體實施方式
在圖1中示出如現有技術中已知的一種用於硫酸的濃度調節的設備。該設備包括用於濃縮的硫酸的供應導管1，該供應導管與混合室3的入口 2連接。混合室3布置成相對於供應導管I基本上成直角並且在與供應導管I相對的端部具有出口 4，該出口與排出導管 5連接。排出導管5同樣布置成相對於混合室3基本上成直角並且與供應導管I基本上位於相同的平面中。
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，靜態混合器也可以包括在混合室3中，該靜態混合器沒有在圖中被示出。
圖2示出根據本發明的用於濃度調節的設施，其基本元件對應於如圖1中示出的現有技術設施的那些基本元件並且因此具有相同的附圖標記，使得在這個範圍內參考上面的描述。
與現有技術相比，突出到混合室3中的所謂的黑管以及可能的靜態混合器被省略。替代地，多個噴嘴管7形式的噴嘴裝置安裝在供應導管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可以沿硫酸的流動方向布置，但如示出的，優選地布置在噴嘴管12的相對側上，以便通過另外的偏轉和湍流混合促進相互混合。
替代如圖2中描繪的一個或更多個噴嘴管12，噴嘴裝置7也可以構成如圖3中示出的環形法蘭(噴嘴環)8，該環形法蘭的尺寸被調節到供應導管I和混合室3的入口 2之間的連接點。在噴嘴環8中，以扇形的方式布置四個空心腹板9。基於扇形布置，空心腹板9 與通過噴嘴環8的埠 10連接，水供應源可以連接到(例如法蘭安裝)該埠。
圖4示出圖3中描繪的噴嘴環7的四個空心腹板9的詳細圖。在沿著或優選地逆著硫酸的流動方向指向的空心腹板9的一側上布置噴嘴開口 11，水通過該噴嘴開口被注射到硫酸中。這裡沒有示出的是根據本發明的在噴嘴環8自身中具有噴嘴開口 11的實施例。
例子
從如圖1中示出的用於濃度調節的設施的基本構造出發，對根據現有技術的設備和根據本發明的設備執行模型計算和模擬。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。
在常規設施的混合室的出口，在混合室的出口的橫截面上確定從98. 458wt-%到 99. 048wt-%H2S04的波動範圍，即O. 4%和O. 5%之間的偏差。
在另一方面，在根據本發明的設施的混合室的出口，確定小於O. lwt-%的偏差，波動範圍為 98. 68 lwt-% 到 98. 775wt-% H2SO4。
因此，本發明顯著地有助於濃度偏差的明顯減小。
附圖標記清單
I供應導管
2入口
3混合室
4出口
5排出導管
6噴槍(「黑管」)
7噴嘴裝置
8環形法蘭(「噴I
9腹板
10埠
11噴嘴開口
12噴嘴管
權利要求
1.一種用來調節特別地為硫酸的酸或鹼液的濃度的方法，其中所述酸或鹼液通過入口被供應到混合室並且在所述混合室中與特別地為水的用來調節濃度的介質混合，並且其中濃度調節的酸或鹼液從所述混合室通過出口被排放，其特徵在於，用來調節所述酸或鹼液的濃度的所述介質在所述混合室的入口之前被填充，並且酸流或鹼液流和所述介質的流在所述混合室中偏轉優選90°。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，用來調節濃度的介質優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鹼液流的橫截面上。
3.一種用來調節酸或鹼液的濃度、特別地用來執行根據前述權利要求的任一權利要求所述的方法的設備，所述設備包括用於所述酸或鹼液的供應導管(I);基本上以直角鄰接所述供應導管(I)的混合室(3);和排出導管(5)，所述排出導管在與所述供應導管(I)相對的端部離開所述混合室(3)，其特徵在於，在所述供應導管(I)中設置噴嘴裝置(7)，所述噴嘴裝置用於填充用來調節所述濃度的介質。
4.根據權利要求3所述的設備，其特徵在於，所述噴嘴裝置(7)基本上布置成相對於所述供應導管(I)的軸線(A)成直角。
5.根據權利要求3或4所述的設備，其特徵在於，所述噴嘴裝置(7)包括至少一個噴嘴管(12)，所述至少一個噴嘴管布置成橫向地穿過所述供應導管(1)，並具有多個噴嘴開口(11)。
6.根據權利要求3或4所述的設備，其特徵在於，所述噴嘴裝置(7)包括噴嘴環(8)，在所述噴嘴環中布置具有噴嘴開口(11)的至少一個腹板(9)。
7.根據權利要求6所述的設備，其特徵在於，所述噴嘴環(8)包括多個、特別地三個或四個具有噴嘴開口(11)的腹板(9)，所述腹板以扇形的方式排列。
8.根據權利要求6或7所述的設備，其特徵在於，噴嘴開口(11)形成在所述噴嘴環(8)中。
9.根據權利要求5到8的任一權利要求所述的設備，其特徵在於，所述噴嘴開口(11)逆著所述酸或鹼液的流動方向指向。
10.根據權利要求5到9的任一權利要求所述的設備，其特徵在於，所述噴嘴開口(11)沿著所述酸或鹼液的流動方向指向。
全文摘要
為了調節特別地為硫酸的酸或鹼液的濃度，酸或鹼液通過入口被供應到混合室，在混合室中與用來調節濃度的介質混合，並且濃度調節的酸或鹼液通過出口從混合室被排放。為了以低的壓力損失實現酸或鹼液的均勻稀釋和小的濃度偏差，特別地為水的用來調節濃度的介質在混合室的入口之前被填充到酸或鹼液，並且酸流或鹼液流和介質的流隨後偏轉優選90°。
文檔編號C01B17/74GK103025652SQ201180006917
公開日2013年4月3日 申請日期2011年1月11日 優先權日2010年2月8日
發明者K-H·道姆, H·艾澤曼, W·沙爾克 申請人:奧圖泰有限公司