УСТАНОВКА ДЛЯ РЕГЕНЕРАЦИИ ОТРАБОТАННОЙ СЕРНОЙ КИСЛОТЫ

Полезная модель относится к области химического машиностроения, а именно к установкам для переработки гидролизной серной кислоты.
2
Известна установка регенерации отработанной серной кислоты, содержащей сульфаты металлов, без промежуточного образования SO (см. патент США №4153628, МКИ - С 01 В 17/90, опубл. 08.05.1979 г.).
3
3
Указанная установка содержит теплообменник, испаритель и адсорбер. Отработанная серная кислота сначала подается в теплообменник, где концентрируется до получения азеотропной смеси, затем в испаритель, в котором смесь концентрированной серной кислоты и сульфатов металлов переводится при температуре 800-1200°С в безводные сульфаты и SO. Сернистый ангидрид (SO) подается в адсорбер с целью получения серной кислоты от 92% и выше.
К недостаткам данной установки относятся высокие рабочие температуры процесса, высокие энергозатраты, применение дорогостоящих материалов, а также получение смеси оксидов металлов, разделение которых представляет собой достаточно энергоемкий и трудоемкий процесс.
Наиболее близкой к заявленной полезной модели (прототипом) является установка для регенерации отработанной серной кислоты, включающая последовательно соединенные выпарной аппарат и реактор-смеситель выпарного типа. В выпарном аппарате происходит упаривание отработанной серной кислоты до 25-32% при температуре 90°С. В реакторе-смесителе выпарного типа происходит смешивание 25-32% серной кислоты с горячей 90-96% серной кислотой. При этом происходит испарение воды с концентрированном серной кислоты до 60-70% масс. и выделением в шлам солей сульфатов металлов (см. патент Канады №1106571, МКИ - С 01 В 17/88, опубл. 11.08.1981 г.).
К преимуществам данной установки по отношению к рассмотренному выше аналогу относится возможность реализации технологии с более низким температурным режимом, а также более простое аппаратурное оформление процесса.
К недостаткам известной установки относятся:
- невозможность получения серной кислоты концентрацией свыше 70%;
- использование в качестве энергоносителя товарной 96% серной кислоты;
- невозможность получения товарных сульфатов металлов (все соли выводятся в виде шлама).
Решаемая предлагаемой полезной моделью задача заключается в возможности получения железного купороса и 75% серной кислоты при снижении энергетических затрат и повышении качества производимого продукта.
Задача решается благодаря тому, что установка для регенерации отработанной серной кислоты из раствора, содержащего примеси сульфатов металлов, включающая устройства для концентрирования указанного раствора и удаления из него кристаллов солей металлов, согласно полезной модели, дополнительно содержит устройство охлаждения исходного раствора отработанной серной кислоты и кристаллизации из него преимущественно товарных солей металлов, установленное перед устройством для концентрирования, при этом указанное устройство охлаждения и кристаллизации оснащено узлом разделения суспензии на осветленный раствор и продукционные кристаллы.
В одном из предпочтительных вариантов реализации полезной модели установка снабжена узлом подготовки исходной отработанной серной кислоты, соединенным со входом устройства охлаждения и кристаллизации.
При этом вход узла подготовки исходной отработанной серной кислоты может быть соединен по кристаллам солей и/или по концентрированному раствору с выходами устройства для удаления кристаллов солей металлов из концентрированного раствора.
Еще в одном варианте реализации полезной модели устройство для концентрирования раствора соединено по осветленному раствору с выходом по концентрированному раствору устройства для удаления кристаллов солей металлов из концентрированного раствора.
Указанные варианты компоновки аппаратов установки обеспечивают эффективное выделение из раствора кристаллов железного купороса и концентрирование серной кислоты. При этом установка обеспечивает переработку любых растворов серной кислоты, содержащих сульфаты металлов.
Кроме того, совокупность существенных признаков заявляемого технического решения значительно упрощает процесс концентрирования серной кислоты и получения товарного железного купороса, экономию энергии и материалов. Это обусловлено главным образом наличием устройства охлаждения и кристаллизации, размещенного перед устройством концентрирования. Кристаллизационное оборудование обеспечивает плавное снятие пересыщения раствора и высокий выход товарного продукта. При этом наличие гидроклассификатора и кристаллорастителя позволяет получать кристаллы требуемого размера.
Экономия материалов достигается благодаря использованию кристаллизатора охладительного типа без промежуточного хладоносителя. В силу этого отпадает надобность в вакуумной системе и сложной в эксплуатации рассольной системе.
Снабжение установки узлом подготовки исходной отработанной серной кислоты позволяет стабилизировать параметры раствора, подаваемого в устройство охлаждения и кристаллизации, по концентрации серной кислоты, по содержанию твердой фазы, температуре и т.д. С другой стороны, наличие такого узла подготовки позволяет подать часть кристаллов солей с выхода установки в исходный раствор отработанной серной кислоты, растворить их в нем и подать на дальнейшую обработку раствор, обогащенный товарными солями металлов. Комбинируя различные варианты подключения материальных
потоков с выхода установки на ее вход, можно добиться оптимальной работы оборудования и повысить выход целевых продуктов.
Подача части осветленного раствора с устройства для концентрирования на выход устройства для удаления кристаллов солей металлов из концентрированного раствора также позволяет оптимизировать работу установки в зависимости от конкретных требований технологического процесса.
В зависимости от состава сульфатов металлов и их концентрации в отработанной серной кислоте возможно получение различных товарных продуктов.
Установка иллюстрируется прилагаемыми чертежами, на которых показаны:
Фиг.1 - технологическая схема установки для выделения кристаллов сульфатов металлов из отработанной серной кислоты и концентрирования серной кислоты;
Фиг.2 - технологическая схема установки согласно фиг.1, в которой добавлен узел подготовки исходной отработанной серной кислоты, а устройство для удаления кристаллов солей металлов из концентрированного раствора соединено с узлом подготовки исходной отработанной серной кислоты по кристаллам солей.
Фиг.3 - технологическая схема установки согласно фиг.2, при этом устройства для удаления кристаллов солей металлов из концентрированного раствора соединено с узлом подготовки исходной отработанной серной кислоты по концентрированному раствору.
Установка (фиг.1) содержит последовательно соединенные по раствору устройство охлаждения и кристаллизации 1, узел разделения суспензии на осветленный раствор и продукционные кристаллы 2, устройство концентрирования 3 и устройство для удаления кристаллов солей металлов из концентрированного раствора 4.
В варианте, изображенном на фиг.2, установка, показанная на фиг.1, дополнительно содержит узел подготовки исходной отработанной серной
кислоты 5, расположенный в технологической линии перед устройством охлаждения и кристаллизации 1, при этом устройство для удаления кристаллов солей металлов из концентрированного раствора 4 соединено с указанным узлом 5 по кристаллам солей.
В варианте, изображенном на фиг.3, в установке, показанной на фиг.2, устройство для удаления кристаллов солей металлов из концентрированного раствора 4 соединено с узлом подготовки исходной отработанной серной кислоты 5 по концентрированному раствору.
Установка (фиг.1) работает следующим образом.
Исходный раствор отработанной серной кислоты подается в устройство охлаждения и кристаллизации 1. Образовавшаяся суспензия из устройства охлаждения и кристаллизации 1 подается на узел разделения суспензии на осветленный раствор и продукционные кристаллы 2. Осветленный раствор из узла разделения 2 и устройства охлаждения и кристаллизации 1 подается в устройство концентрирования 3. Образовавшаяся в процессе концентрированна суспензия подается на устройство для удаления кристаллов солей металлов из концентрированного раствора 4. Твердая часть - шлам сульфатов металлов - направляется на дальнейшую переработку. Жидкая часть - концентрированная серная кислота 75% масс. - направляется в хранилище.
В отличие от установки, показанной на фиг.1, в установке согласно фиг.2, кристаллы, образующиеся в устройстве концентрирования 3, подаются из устройства для удаления кристаллов солей металлов из концентрированного раствора 4 в узел подготовки исходной отработанной серной кислоты 5 на растворение в исходной отработанной серной кислоте. Подготовленный раствор, насыщенный по сульфатам металлов, подается в устройство охлаждения и кристаллизации 1.
В отличие от установки, показанной на фиг.2, в установке согласно фиг.3 в узел подготовки исходной отработанной серной кислоты 5 подается концентрированная серная кислота как непосредственно из устройства концентрирования 3, так и из устройства для удаления кристаллов солей
металлов из концентрированного раствора 4. Полученная в узле подготовки 5 смесь исходной и концентрированной кислот подается в устройство охлаждения и кристаллизации 1.
Следует отметить, что применение заявляемой полезной модели не ограничивается приведенными выше примерами схемного решения исполнения установки, которые лишь иллюстрируют возможности ее реализации. Установка позволяет перерабатывать любые растворы серной кислоты, содержащие сульфаты металлов, с получением товарных продуктов. Определяющим критерием, по которому заявляемая установка выгодно отличается от известных устройств, является возможность промышленной комплексной переработки растворов серной кислоты, содержащей сульфаты металлов, которая исключает или значительно сокращает количество образующихся шламов при обеспечении промышленных объемов получения товарных продуктов.