安全節能型高純硫酸生產裝置及操作方法
【專利摘要】本發明涉及一種安全節能型高純硫酸生產裝置及操作方法。裝置包括高位槽、換熱器、加熱釜、精餾柱、冷凝管、低沸物儲罐、成品儲罐。加熱釜兩端上部各有一加熱棒插入口，內插有電加熱棒，加熱釜兩端下部各有一廢渣排出口，設置有排渣控制閥，精餾柱下部與換熱器相連，換熱器內部為蛇形冷凝管。硫酸原料經換熱器進行預熱，進入到加熱釜中，向電加熱棒通入電流，使電能轉變為熱能，從而在硫酸內部產生熱量，致使硫酸沸騰汽化進入精餾柱中，提純后的高純硫酸與原料硫酸進行熱交換，冷卻后得到成品。本發明提供一種結構簡單，體積和散熱面積小，存酸量少，安全性高，加熱壁面無垢層產生，設備使用壽命長，操作穩定，節能，節水的高純硫酸的生產裝置及方法。
【專利說明】安全節能型高純硫酸生產裝置及操作方法
[0001]
【技術領域】
[0002]本發明屬于精細化工領域，具體涉及一種安全節能型高純硫酸生產裝置及操作方法。
【背景技術】[0003]試劑硫酸作為一種常用試劑，應用十分廣泛，尤其是高純硫酸，隨著電子工業的迅速發展，需求日益增加。由于高純硫酸對純度和雜質含量的要求很嚴格，通常采用蒸餾技術進行硫酸提純。原料硫酸進入到蒸餾塔中經加熱沸騰、汽化，經水冷卻后制得合格產品。加熱方式為電加熱或煤加熱，采用煤加熱，由于熱溫度不容易控制，生產不穩定，難以獲得高純度產品。現在采用的電加熱方式是采用電熱絲為加熱元件間壁式加熱，即由電熱絲將電能轉變為熱能，然后經玻璃或石英管壁將熱量傳到釜內的原料硫酸，使之受熱沸騰汽化經蒸餾達到提純的目的，能耗大，生產成本高。另外，不論采用哪種加熱方式，加熱釜體積大，容釜內存酸量很多，加熱不均勻，沸騰不隱定，有爆沸現象，產生霧沫夾帶量大，質量不穩定。由于散熱面積大，而且是間壁傳熱，加熱壁面容易結垢，一旦結垢后不容易清洗，導致熱效率低，能耗高。另外硫酸的腐蝕性非常強，沸點很高，而加熱釜的壁溫要高于釜內硫酸的沸騰溫度，加之加熱壁面結垢，導致加熱釜的壁溫更高，故易被燒壞，設備壽命短，使熱硫酸外泄，造成生產事故，安全性差。制得的成品溫度很高，用水冷卻不經濟，造成能源和水資源浪費。

【發明內容】

[0004]本發明的目的在于克服當前高純硫酸生產的缺陷，提供一種結構簡單，體積和散熱面積小，存酸量少，安全性高，加熱壁面無垢層產生，設備使用壽命長，操作穩定，產品純度高，節能，節水的高純硫酸的生產裝置及方法。
[0005]本發明的技術方案如下:
一種安全節能型高純硫酸生產裝置，本裝置包括高位槽、換熱器、加熱釜、精餾柱、冷凝管、低沸物儲罐、成品儲罐。加熱釜兩端上部各有一加熱棒插入口，內插有電加熱棒，用導線與電源相連，加熱釜兩端下部各有一廢渣排出口，設置有排渣控制閥，精餾柱下部與換熱器相連，換熱器內部為蛇形冷凝管。
[0006]所述的加熱釜材質采用石英玻璃。
[0007]采用本發明的裝置生產高純硫酸的方法，硫酸原料經換熱器進行預熱，進入到加熱爸中，向電加熱棒通入電流，電流通過硫酸內部使電能轉變為熱能，從而在硫酸內部產生熱量，致使硫酸溫度升高，沸騰汽化進入精餾柱中，提純后的高純硫酸進入到換熱器的蛇形冷凝管中與原料硫酸進行熱交換，冷卻后得到成品。
[0008]本發明的有益效果是:本發明利用硫酸本身的導電特性，當電流通過物料時，在物料內部將電能轉化為熱能，引起物料本身的溫度升高，屬于內熱法，和電熱絲加熱相比，具有較高的熱效率。加熱釜體積和散熱面積小，熱損失較小，節能效果顯著，生產每噸高純硫酸耗電約500度(不包括熱量回收)。
[0009]本發明的高純硫酸生產裝置的加熱功率可以隨意調節，改變加熱釜內的硫酸存量，即可調節加熱功率。當硫酸存量較多時，則電阻變小，在相同的電壓作用下，其通過電流增加，功率增大，反之則功率減小。當要求生產量大時，加大進料量，此時加熱釜內的硫酸存量增加，則可加大功率；反之減少加料量，加熱釜內的硫酸存量減少，則可以降低功率。產量的大小，完全可以根據加料量的大小來調節，這是目前工業上采用的高純硫酸生產裝置所辦不到的。
[0010]本發明的高純硫酸生產裝置的加熱釜中的硫酸一旦蒸干，則會斷電，自動停車，因此不會導致加熱釜被燒壞。另外，由于加熱釜中的存酸量很少，安全性較高，即使加熱釜破裂，也不會造成較大的危害。
[0011]本發明的高純硫酸生產裝置由于熱量的產生來自硫酸本身，而不是通過釜壁加熱，所以加熱釜壁面溫度低于硫酸的沸騰溫度，而且由于沒有傳熱壁面，不存在加熱壁面結垢和經常清洗的問題，故加熱釜節能且不易被燒壞，具有較長的使用壽命。
[0012]本發明的高純硫酸生產裝置的加熱釜中被加熱液體內部溫度均勻，加熱到沸騰時，產生的汽泡大小均勻，沸騰過程穩定，沒有爆沸現象產生，硫酸沸騰過程中的霧沫夾帶量小，所以產品質量較高，在保證產品質量的前提下，單臺蒸發量較大，產量可達51公斤/小時。
[0013]本發明的高純硫酸生產裝置采用利用提純后的高溫高純硫酸與原料硫酸通過換熱器進行熱交換，既節約了能源，又節約了水資源。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]附圖是本發明的高純硫酸的生產裝置的示意圖。
[0015]【專利附圖】

【附圖說明】如下:高位槽1 ;換熱器2 ;原料進口 3 ;加熱釜4 ;電加熱棒5 ;排渣控制閥6 ;精餾柱7 ;冷凝管8 ;蛇形冷凝管9 ;換熱器進料口 10 ;換熱器出料口 11 ;低沸物儲罐12 ;成品儲罐13 ;進料控制閥14。
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步詳細說明:
本發明的原理是:硫酸加入到加熱釜中，硫酸本身作為導電體，直接向硫酸中通入電流，當電流通過硫酸時，電能轉變為熱能，從而在硫酸內部產生熱量，致使硫酸溫度升高，達到沸騰汽化，沒有加熱壁面，熱量在硫酸內部產生，是真正的內熱法。下面進行詳細的說明:
如附圖所示，本發明高純硫酸生產裝置，包括高位槽1、換熱器2、加熱釜4、精餾柱7、冷凝管8、蛇形冷凝管9、低沸物儲罐12、成品儲罐13。加熱釜4兩端上部各有一插入口，內插有電加熱棒5，用導線與電源相連，加熱釜4兩端下部各有一排出口設置有排渣控制閥6，加熱釜中部上方有一汽相出口與精餾柱7中下部相連通，精餾柱7下口與換熱器2內部的蛇形冷凝管9上口相連通，其下口與成品儲罐13相連通，精餾柱7上口與冷凝管8上口相連通，冷凝管8下口與低沸物儲罐相連通。
[0017]為了回收能源，在高位槽I與加熱釜4之間裝有換熱器2，使原料硫酸與提純后的高溫硫酸進行熱交換，預熱原料硫酸的同時冷卻成品硫酸。
[0018]硫酸原料從高位槽I經進料控制閥14進入到換熱器2的進料口 10中進行預熱，預熱后的硫酸原料從出料口 3離開換熱器2經原料進口 3進入到加熱釜4中，向釜內硫酸中通入電流，電流通過硫酸內部使電能轉變為熱能，從而在硫酸內部產生熱量，致使硫酸溫度升高，達到沸騰汽化進入精餾柱7中，低沸物從精餾柱7上口進入到冷凝管8中，冷凝后的低沸物進入到低沸物儲罐12中；同時提純后的硫酸進入到換熱器2的蛇形冷凝管9中與原料硫酸進行熱交換，冷卻后的成品硫酸進入到成品儲罐13中。原料硫酸中的高沸點雜質不斷地經排渣控制閥6排出。
[0019]綜上所述，本發明的內容并不局限于在上述的實施例中，相同領域內的有識之士可以在本發明 的技術指導思想之內可以輕易提出其它的實施例，但這種實施例都包括在本發明的范圍之內。
【權利要求】
1.一種安全節能型高純硫酸生產裝置，本裝置包括高位槽、換熱器、加熱釜、精餾柱、冷凝管、低沸物儲罐、成品儲罐，其特征在于:加熱釜兩端上部各有一加熱棒插入口，內插有電加熱棒，用導線與電源相連，加熱釜兩端下部各有一廢渣排出口，設置有排渣控制閥，精餾柱下部與換熱器相連，換熱器內部為蛇形冷凝管。
2.根據權利要求書1所述的一種安全節能型高純硫酸生產裝置，其特征在于，所述的加熱釜材質采用石英玻璃。
3.一種安全節能型高純硫酸生產操作方法，其特征在于，硫酸原料經換熱器進行預熱，進入到加熱爸中，向電加熱棒通入電流，電流通過硫酸內部使電能轉變為熱能，從而在硫酸內部產生熱量，致使硫酸溫度升高，沸騰汽化進入精餾柱中，提純后的高純硫酸進入到換熱器的蛇形冷凝管中與原料硫酸進行熱交換 ，冷卻后得到成品。
【文檔編號】C01B17/90GK103896221SQ201210590193
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2012年12月31日 優先權日:2012年12月31日
【發明者】趙燕禹, 李修倫, 胡興蘭, 王世洪 申請人:天津中科化工工程設計有限公司, 天津市職業大學