安全节能型高纯硫酸生产装置及操作方法
安全节能型高纯硫酸生产装置及操作方法
【专利摘要】本发明涉及一种安全节能型高纯硫酸生产装置及操作方法。装置包括高位槽、换热器、加热釜、精馏柱、冷凝管、低沸物储罐、成品储罐。加热釜两端上部各有一加热棒插入口，内插有电加热棒，加热釜两端下部各有一废渣排出口，设置有排渣控制阀，精馏柱下部与换热器相连，换热器内部为蛇形冷凝管。硫酸原料经换热器进行预热，进入到加热釜中，向电加热棒通入电流，使电能转变为热能，从而在硫酸内部产生热量，致使硫酸沸腾汽化进入精馏柱中，提纯后的高纯硫酸与原料硫酸进行热交换，冷却后得到成品。本发明提供一种结构简单，体积和散热面积小，存酸量少，安全性高，加热壁面无垢层产生，设备使用寿命长，操作稳定，节能，节水的高纯硫酸的生产装置及方法。
【专利说明】安全节能型高纯硫酸生产装置及操作方法
[0001]
【技术领域】
[0002]本发明属于精细化工领域，具体涉及一种安全节能型高纯硫酸生产装置及操作方法。
【背景技术】[0003]试剂硫酸作为一种常用试剂，应用十分广泛，尤其是高纯硫酸，随着电子工业的迅速发展，需求日益增加。由于高纯硫酸对纯度和杂质含量的要求很严格，通常采用蒸馏技术进行硫酸提纯。原料硫酸进入到蒸馏塔中经加热沸腾、汽化，经水冷却后制得合格产品。加热方式为电加热或煤加热，采用煤加热，由于热温度不容易控制，生产不稳定，难以获得高纯度产品。现在采用的电加热方式是采用电热丝为加热元件间壁式加热，即由电热丝将电能转变为热能，然后经玻璃或石英管壁将热量传到釜内的原料硫酸，使之受热沸腾汽化经蒸馏达到提纯的目的，能耗大，生产成本高。另外，不论采用哪种加热方式，加热釜体积大，容釜内存酸量很多，加热不均匀，沸腾不隐定，有爆沸现象，产生雾沫夹带量大，质量不稳定。由于散热面积大，而且是间壁传热，加热壁面容易结垢，一旦结垢后不容易清洗，导致热效率低，能耗高。另外硫酸的腐蚀性非常强，沸点很高，而加热釜的壁温要高于釜内硫酸的沸腾温度，加之加热壁面结垢，导致加热釜的壁温更高，故易被烧坏，设备寿命短，使热硫酸外泄，造成生产事故，安全性差。制得的成品温度很高，用水冷却不经济，造成能源和水资源浪费。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服当前高纯硫酸生产的缺陷，提供一种结构简单，体积和散热面积小，存酸量少，安全性高，加热壁面无垢层产生，设备使用寿命长，操作稳定，产品纯度高，节能，节水的高纯硫酸的生产装置及方法。
[0005]本发明的技术方案如下:
一种安全节能型高纯硫酸生产装置，本装置包括高位槽、换热器、加热釜、精馏柱、冷凝管、低沸物储罐、成品储罐。加热釜两端上部各有一加热棒插入口，内插有电加热棒，用导线与电源相连，加热釜两端下部各有一废渣排出口，设置有排渣控制阀，精馏柱下部与换热器相连，换热器内部为蛇形冷凝管。
[0006]所述的加热釜材质采用石英玻璃。
[0007]采用本发明的装置生产高纯硫酸的方法，硫酸原料经换热器进行预热，进入到加热爸中，向电加热棒通入电流，电流通过硫酸内部使电能转变为热能，从而在硫酸内部产生热量，致使硫酸温度升高，沸腾汽化进入精馏柱中，提纯后的高纯硫酸进入到换热器的蛇形冷凝管中与原料硫酸进行热交换，冷却后得到成品。
[0008]本发明的有益效果是:本发明利用硫酸本身的导电特性，当电流通过物料时，在物料内部将电能转化为热能，引起物料本身的温度升高，属于内热法，和电热丝加热相比，具有较高的热效率。加热釜体积和散热面积小，热损失较小，节能效果显著，生产每吨高纯硫酸耗电约500度(不包括热量回收)。
[0009]本发明的高纯硫酸生产装置的加热功率可以随意调节，改变加热釜内的硫酸存量，即可调节加热功率。当硫酸存量较多时，则电阻变小，在相同的电压作用下，其通过电流增加，功率增大，反之则功率减小。当要求生产量大时，加大进料量，此时加热釜内的硫酸存量增加，则可加大功率；反之减少加料量，加热釜内的硫酸存量减少，则可以降低功率。产量的大小，完全可以根据加料量的大小来调节，这是目前工业上采用的高纯硫酸生产装置所办不到的。
[0010]本发明的高纯硫酸生产装置的加热釜中的硫酸一旦蒸干，则会断电，自动停车，因此不会导致加热釜被烧坏。另外，由于加热釜中的存酸量很少，安全性较高，即使加热釜破裂，也不会造成较大的危害。
[0011]本发明的高纯硫酸生产装置由于热量的产生来自硫酸本身，而不是通过釜壁加热，所以加热釜壁面温度低于硫酸的沸腾温度，而且由于没有传热壁面，不存在加热壁面结垢和经常清洗的问题，故加热釜节能且不易被烧坏，具有较长的使用寿命。
[0012]本发明的高纯硫酸生产装置的加热釜中被加热液体内部温度均匀，加热到沸腾时，产生的汽泡大小均匀，沸腾过程稳定，没有爆沸现象产生，硫酸沸腾过程中的雾沫夹带量小，所以产品质量较高，在保证产品质量的前提下，单台蒸发量较大，产量可达51公斤/小时。
[0013]本发明的高纯硫酸生产装置采用利用提纯后的高温高纯硫酸与原料硫酸通过换热器进行热交换，既节约了能源，又节约了水资源。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]附图是本发明的高纯硫酸的生产装置的示意图。
[0015]【专利附图】
【附图说明】如下:高位槽1 ;换热器2 ;原料进口 3 ;加热釜4 ;电加热棒5 ;排渣控制阀6 ;精馏柱7 ;冷凝管8 ;蛇形冷凝管9 ;换热器进料口 10 ;换热器出料口 11 ;低沸物储罐12 ;成品储罐13 ;进料控制阀14。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明:
本发明的原理是:硫酸加入到加热釜中，硫酸本身作为导电体，直接向硫酸中通入电流，当电流通过硫酸时，电能转变为热能，从而在硫酸内部产生热量，致使硫酸温度升高，达到沸腾汽化，没有加热壁面，热量在硫酸内部产生，是真正的内热法。下面进行详细的说明:
如附图所示，本发明高纯硫酸生产装置，包括高位槽1、换热器2、加热釜4、精馏柱7、冷凝管8、蛇形冷凝管9、低沸物储罐12、成品储罐13。加热釜4两端上部各有一插入口，内插有电加热棒5，用导线与电源相连，加热釜4两端下部各有一排出口设置有排渣控制阀6，加热釜中部上方有一汽相出口与精馏柱7中下部相连通，精馏柱7下口与换热器2内部的蛇形冷凝管9上口相连通，其下口与成品储罐13相连通，精馏柱7上口与冷凝管8上口相连通，冷凝管8下口与低沸物储罐相连通。
[0017]为了回收能源，在高位槽I与加热釜4之间装有换热器2，使原料硫酸与提纯后的高温硫酸进行热交换，预热原料硫酸的同时冷却成品硫酸。
[0018]硫酸原料从高位槽I经进料控制阀14进入到换热器2的进料口 10中进行预热，预热后的硫酸原料从出料口 3离开换热器2经原料进口 3进入到加热釜4中，向釜内硫酸中通入电流，电流通过硫酸内部使电能转变为热能，从而在硫酸内部产生热量，致使硫酸温度升高，达到沸腾汽化进入精馏柱7中，低沸物从精馏柱7上口进入到冷凝管8中，冷凝后的低沸物进入到低沸物储罐12中；同时提纯后的硫酸进入到换热器2的蛇形冷凝管9中与原料硫酸进行热交换，冷却后的成品硫酸进入到成品储罐13中。原料硫酸中的高沸点杂质不断地经排渣控制阀6排出。
[0019]综上所述，本发明的内容并不局限于在上述的实施例中，相同领域内的有识之士可以在本发明 的技术指导思想之内可以轻易提出其它的实施例，但这种实施例都包括在本发明的范围之内。
【权利要求】
1.一种安全节能型高纯硫酸生产装置，本装置包括高位槽、换热器、加热釜、精馏柱、冷凝管、低沸物储罐、成品储罐，其特征在于:加热釜两端上部各有一加热棒插入口，内插有电加热棒，用导线与电源相连，加热釜两端下部各有一废渣排出口，设置有排渣控制阀，精馏柱下部与换热器相连，换热器内部为蛇形冷凝管。
2.根据权利要求书1所述的一种安全节能型高纯硫酸生产装置，其特征在于，所述的加热釜材质采用石英玻璃。
3.一种安全节能型高纯硫酸生产操作方法，其特征在于，硫酸原料经换热器进行预热，进入到加热爸中，向电加热棒通入电流，电流通过硫酸内部使电能转变为热能，从而在硫酸内部产生热量，致使硫酸温度升高，沸腾汽化进入精馏柱中，提纯后的高纯硫酸进入到换热器的蛇形冷凝管中与原料硫酸进行热交换 ，冷却后得到成品。
【文档编号】C01B17/90GK103896221SQ201210590193
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2012年12月31日 优先权日:2012年12月31日
【发明者】赵燕禹, 李修伦, 胡兴兰, 王世洪 申请人:天津中科化工工程设计有限公司, 天津市职业大学
【专利摘要】本发明涉及一种安全节能型高纯硫酸生产装置及操作方法。装置包括高位槽、换热器、加热釜、精馏柱、冷凝管、低沸物储罐、成品储罐。加热釜两端上部各有一加热棒插入口，内插有电加热棒，加热釜两端下部各有一废渣排出口，设置有排渣控制阀，精馏柱下部与换热器相连，换热器内部为蛇形冷凝管。硫酸原料经换热器进行预热，进入到加热釜中，向电加热棒通入电流，使电能转变为热能，从而在硫酸内部产生热量，致使硫酸沸腾汽化进入精馏柱中，提纯后的高纯硫酸与原料硫酸进行热交换，冷却后得到成品。本发明提供一种结构简单，体积和散热面积小，存酸量少，安全性高，加热壁面无垢层产生，设备使用寿命长，操作稳定，节能，节水的高纯硫酸的生产装置及方法。
【专利说明】安全节能型高纯硫酸生产装置及操作方法
[0001]
【技术领域】
[0002]本发明属于精细化工领域，具体涉及一种安全节能型高纯硫酸生产装置及操作方法。
【背景技术】[0003]试剂硫酸作为一种常用试剂，应用十分广泛，尤其是高纯硫酸，随着电子工业的迅速发展，需求日益增加。由于高纯硫酸对纯度和杂质含量的要求很严格，通常采用蒸馏技术进行硫酸提纯。原料硫酸进入到蒸馏塔中经加热沸腾、汽化，经水冷却后制得合格产品。加热方式为电加热或煤加热，采用煤加热，由于热温度不容易控制，生产不稳定，难以获得高纯度产品。现在采用的电加热方式是采用电热丝为加热元件间壁式加热，即由电热丝将电能转变为热能，然后经玻璃或石英管壁将热量传到釜内的原料硫酸，使之受热沸腾汽化经蒸馏达到提纯的目的，能耗大，生产成本高。另外，不论采用哪种加热方式，加热釜体积大，容釜内存酸量很多，加热不均匀，沸腾不隐定，有爆沸现象，产生雾沫夹带量大，质量不稳定。由于散热面积大，而且是间壁传热，加热壁面容易结垢，一旦结垢后不容易清洗，导致热效率低，能耗高。另外硫酸的腐蚀性非常强，沸点很高，而加热釜的壁温要高于釜内硫酸的沸腾温度，加之加热壁面结垢，导致加热釜的壁温更高，故易被烧坏，设备寿命短，使热硫酸外泄，造成生产事故，安全性差。制得的成品温度很高，用水冷却不经济，造成能源和水资源浪费。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服当前高纯硫酸生产的缺陷，提供一种结构简单，体积和散热面积小，存酸量少，安全性高，加热壁面无垢层产生，设备使用寿命长，操作稳定，产品纯度高，节能，节水的高纯硫酸的生产装置及方法。
[0005]本发明的技术方案如下:
一种安全节能型高纯硫酸生产装置，本装置包括高位槽、换热器、加热釜、精馏柱、冷凝管、低沸物储罐、成品储罐。加热釜两端上部各有一加热棒插入口，内插有电加热棒，用导线与电源相连，加热釜两端下部各有一废渣排出口，设置有排渣控制阀，精馏柱下部与换热器相连，换热器内部为蛇形冷凝管。
[0006]所述的加热釜材质采用石英玻璃。
[0007]采用本发明的装置生产高纯硫酸的方法，硫酸原料经换热器进行预热，进入到加热爸中，向电加热棒通入电流，电流通过硫酸内部使电能转变为热能，从而在硫酸内部产生热量，致使硫酸温度升高，沸腾汽化进入精馏柱中，提纯后的高纯硫酸进入到换热器的蛇形冷凝管中与原料硫酸进行热交换，冷却后得到成品。
[0008]本发明的有益效果是:本发明利用硫酸本身的导电特性，当电流通过物料时，在物料内部将电能转化为热能，引起物料本身的温度升高，属于内热法，和电热丝加热相比，具有较高的热效率。加热釜体积和散热面积小，热损失较小，节能效果显著，生产每吨高纯硫酸耗电约500度(不包括热量回收)。
[0009]本发明的高纯硫酸生产装置的加热功率可以随意调节，改变加热釜内的硫酸存量，即可调节加热功率。当硫酸存量较多时，则电阻变小，在相同的电压作用下，其通过电流增加，功率增大，反之则功率减小。当要求生产量大时，加大进料量，此时加热釜内的硫酸存量增加，则可加大功率；反之减少加料量，加热釜内的硫酸存量减少，则可以降低功率。产量的大小，完全可以根据加料量的大小来调节，这是目前工业上采用的高纯硫酸生产装置所办不到的。
[0010]本发明的高纯硫酸生产装置的加热釜中的硫酸一旦蒸干，则会断电，自动停车，因此不会导致加热釜被烧坏。另外，由于加热釜中的存酸量很少，安全性较高，即使加热釜破裂，也不会造成较大的危害。
[0011]本发明的高纯硫酸生产装置由于热量的产生来自硫酸本身，而不是通过釜壁加热，所以加热釜壁面温度低于硫酸的沸腾温度，而且由于没有传热壁面，不存在加热壁面结垢和经常清洗的问题，故加热釜节能且不易被烧坏，具有较长的使用寿命。
[0012]本发明的高纯硫酸生产装置的加热釜中被加热液体内部温度均匀，加热到沸腾时，产生的汽泡大小均匀，沸腾过程稳定，没有爆沸现象产生，硫酸沸腾过程中的雾沫夹带量小，所以产品质量较高，在保证产品质量的前提下，单台蒸发量较大，产量可达51公斤/小时。
[0013]本发明的高纯硫酸生产装置采用利用提纯后的高温高纯硫酸与原料硫酸通过换热器进行热交换，既节约了能源，又节约了水资源。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]附图是本发明的高纯硫酸的生产装置的示意图。
[0015]【专利附图】
【附图说明】如下:高位槽1 ;换热器2 ;原料进口 3 ;加热釜4 ;电加热棒5 ;排渣控制阀6 ;精馏柱7 ;冷凝管8 ;蛇形冷凝管9 ;换热器进料口 10 ;换热器出料口 11 ;低沸物储罐12 ;成品储罐13 ;进料控制阀14。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明:
本发明的原理是:硫酸加入到加热釜中，硫酸本身作为导电体，直接向硫酸中通入电流，当电流通过硫酸时，电能转变为热能，从而在硫酸内部产生热量，致使硫酸温度升高，达到沸腾汽化，没有加热壁面，热量在硫酸内部产生，是真正的内热法。下面进行详细的说明:
如附图所示，本发明高纯硫酸生产装置，包括高位槽1、换热器2、加热釜4、精馏柱7、冷凝管8、蛇形冷凝管9、低沸物储罐12、成品储罐13。加热釜4两端上部各有一插入口，内插有电加热棒5，用导线与电源相连，加热釜4两端下部各有一排出口设置有排渣控制阀6，加热釜中部上方有一汽相出口与精馏柱7中下部相连通，精馏柱7下口与换热器2内部的蛇形冷凝管9上口相连通，其下口与成品储罐13相连通，精馏柱7上口与冷凝管8上口相连通，冷凝管8下口与低沸物储罐相连通。
[0017]为了回收能源，在高位槽I与加热釜4之间装有换热器2，使原料硫酸与提纯后的高温硫酸进行热交换，预热原料硫酸的同时冷却成品硫酸。
[0018]硫酸原料从高位槽I经进料控制阀14进入到换热器2的进料口 10中进行预热，预热后的硫酸原料从出料口 3离开换热器2经原料进口 3进入到加热釜4中，向釜内硫酸中通入电流，电流通过硫酸内部使电能转变为热能，从而在硫酸内部产生热量，致使硫酸温度升高，达到沸腾汽化进入精馏柱7中，低沸物从精馏柱7上口进入到冷凝管8中，冷凝后的低沸物进入到低沸物储罐12中；同时提纯后的硫酸进入到换热器2的蛇形冷凝管9中与原料硫酸进行热交换，冷却后的成品硫酸进入到成品储罐13中。原料硫酸中的高沸点杂质不断地经排渣控制阀6排出。
[0019]综上所述，本发明的内容并不局限于在上述的实施例中，相同领域内的有识之士可以在本发明 的技术指导思想之内可以轻易提出其它的实施例，但这种实施例都包括在本发明的范围之内。
【权利要求】
1.一种安全节能型高纯硫酸生产装置，本装置包括高位槽、换热器、加热釜、精馏柱、冷凝管、低沸物储罐、成品储罐，其特征在于:加热釜两端上部各有一加热棒插入口，内插有电加热棒，用导线与电源相连，加热釜两端下部各有一废渣排出口，设置有排渣控制阀，精馏柱下部与换热器相连，换热器内部为蛇形冷凝管。
2.根据权利要求书1所述的一种安全节能型高纯硫酸生产装置，其特征在于，所述的加热釜材质采用石英玻璃。
3.一种安全节能型高纯硫酸生产操作方法，其特征在于，硫酸原料经换热器进行预热，进入到加热爸中，向电加热棒通入电流，电流通过硫酸内部使电能转变为热能，从而在硫酸内部产生热量，致使硫酸温度升高，沸腾汽化进入精馏柱中，提纯后的高纯硫酸进入到换热器的蛇形冷凝管中与原料硫酸进行热交换 ，冷却后得到成品。
【文档编号】C01B17/90GK103896221SQ201210590193
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2012年12月31日 优先权日:2012年12月31日
【发明者】赵燕禹, 李修伦, 胡兴兰, 王世洪 申请人:天津中科化工工程设计有限公司, 天津市职业大学
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