制备液体酸的方法和装置制造方法及图纸

一种制备液体酸所述的方法，其包括以下步骤：(i)将具有第一浓度的液体酸进料到气体纯化中；(ii)使气体经过所述气体纯化以达到所述液体酸的第二浓度；(iii)从所述气体纯化的槽中抽出所述液体酸，其中所述气体纯化槽通过分隔壁分为第一部分和第二部分。将在第一部分中收集的液体酸的浓度调节到第一浓度。将来自第一部分的具有第一浓度的液体酸至少部分进料返回到步骤(i)中，和将在第二部分中收集的具有第二浓度的液体酸作为产物至少部分抽出。

Method and apparatus for producing liquid acid

A method for preparing the liquid acid, which comprises the following steps of: (I) will have the first concentration of feed liquid acid gas purification; (II) the gas passes through the gas purification in order to achieve the second concentration of the liquid acid; (III) purified from the gas tank pump the liquid acid, wherein the gas purification tank through a partition wall is divided into a first part and the second part. The concentration of the liquid acid collected in the first section is adjusted to the first concentration. A liquid acid having a first concentration of at least a portion of the feed is returned to the step (I) from the first portion, and a liquid acid having a second concentration is collected as part of the product in the second section.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及一种制备液体酸，特别是硫酸或发烟硫酸的方法，以及实施该方法的装置。纯硫酸(H2SO4)是一种无色、透明、腐蚀性和吸湿性的液体，其具有油状稠度。它是最重要的基本化学品之一，可用在各种
中，包括制备肥料，制备其它矿物酸，用作氧化剂和用作多种矿石的溶解剂。商业上可得到的液体H2SO4的浓度随目标用途而不同，常用浓度在35wt％H2SO4(电池酸)，75wt％H2SO4和100wt％H2SO4范围内。发烟硫酸(H2S2O7)是一种三氧化硫(SO3)在硫酸中的溶液。它尤其用作输送硫酸和含硫酸的化合物的媒介，用作有机化学中的反应试剂以及用于爆炸物的制备。商业上可得到的发烟硫酸的SO3浓度随目标用途而不同，常用浓度在25wt％SO3，30-35wt％SO3和65wt％SO3范围内。已知制备硫酸或发烟硫酸的各种方法，例如铅室法和硫酸工艺。由于不同的程序缺点，如今硫酸或发烟硫酸几乎专用所谓接触法来制备。对于发烟硫酸，该工艺在例如DouglasK.Louie，“HandbookofSulphuricAcidManufacturing”，第二版，DKLEngineering，Inc.，RichmondHill，Ontario，Canada，2008，第19-7页中描述。尤其地，接触法的特征在于一定浓度的液体硫酸或液体发烟硫酸转移到吸收器中，其中发生与含SO3气体的接触并且导致所述硫酸或发烟硫酸的浓度增加。在硫酸的情况下，SO3与由硫酸结合的水的放热反应将根据以下反应方程式发生：SO3+H2O→H2SO4在发烟硫酸的情况下，硫酸与SO3的放热反应根据以下反应方程式发生：SO3+H2SO4→H2S2O7浓缩的酸/浓缩的发烟硫酸通常在SO3吸收后被移除并充分稀释以使一部分酸/发烟硫酸可被再循环到吸收器中同时另外的部分作为最终产物被抽出。所需SO3可通过SO2经V2O5催化剂的反应来制备，其一般通过K2SO4来促进。SO2可通过在干燥的含氧气体，例如干燥的空气中燃烧元素硫来获得。为了生产所需量的干燥的含氧气体以燃烧元素硫，可利用硫酸的吸湿性质。然而，原则上也可使用其它吸湿性液体酸，例如磷酸。含水气体被引入干燥塔中，在其中来自所述气体的水分被酸吸收。该吸收的结果是在干燥塔内酸的浓度将降低。然而，为了保证充分的干燥，硫酸浓度必须保持在一定最小浓度。这带来了问题，在一些应用中在最终产物中期望的硫酸/发烟硫酸的浓度与在吸收器中反应或在干燥塔中移除水所需的浓度不同，从而不可能均匀稀释或浓缩以及后续分离如上描述的在吸收器中或在干燥塔中形成的产物。例如，进料到吸收器的硫酸具有约98.5wt％的浓度，从吸收器中抽出的硫酸具有典型地约99.4wt％的浓度，同时最终产物的期望浓度在一些情况下约为99.1-99.2wt％。类似地，进料到干燥塔中的硫酸可能需要具有大于约94wt％的浓度，同时最终产物的期望浓度可能约为93wt％。在现有技术中，至今，该问题例如通过使用单独的吸收器或单独的干燥塔制备期望浓度的硫酸/发烟硫酸来解决。这在技术上复杂并导致了在能量和材料使用方面额外的成本。本专利技术的目标是提供克服上述现有技术的缺点的方法和系统。该技术问题令人惊讶地通过分别根据权利要求1和7制备液体酸的方法和装置而解决。本专利技术的优选实施方式由从属权利要求是显而易见的。本专利技术提供了一种制备液体酸的方法，其包括以下步骤：(i)将具有第一浓度的液体酸进料到气体纯化中；(ii)使气体经过所述气体纯化以达到所述液体酸的第二浓度；(iii)从所述气体纯化的槽中抽出所述液体酸，其特征在于，所述气体纯化槽通过分隔壁分为第一部分和第二部分，将在第一部分中收集的液体酸的浓度调节到第一浓度，将来自第一部分的具有第一浓度的液体酸至少部分进料返回到步骤(i)中，和，将在第二部分收集的具有第二浓度的液体酸作为产物至少部分抽出。通过将气体纯化槽分隔为两部分，可从一部分抽出产物酸并使用在另一部分中收集的酸作为循环酸。不需要循环酸的单独泵槽。优选地，已在气体纯化槽内进行了浓度调节，因而避免了单独的收集罐。更优选地，浓度用水，例如去离子水来调节。然而，也可使用酸，例如来自干燥塔的酸交叉流来进行浓度调节。在本专利技术的一个优选选项中，控制两个槽部分中的液面以使两部分中的液体之间没有混合。可替代地，可具有来自第二部分的液体的溢流，在第二部分中，酸浓度与到第一部分中的酸的浓度不同。在一个特别优选的实施方式中，从中抽出产物酸的第二部分设计为使得进入第二部分的向下进来的液体的体积比从气体纯化中抽出的产物酸的量大，因此总是存在进入第一部分的溢流，从第一部分中抽出循环酸。气体可以相对于向下进来的酸以并流以及以逆流两者经过气体纯化。逆流方式是优选的，因为贯穿塔的高度可以获得更大的浓度梯度，这会使通过气体调节酸的浓度更有效。优选地，气体包含SO3。更优选地，步骤(ii)中的含SO3气体具有至少5至35wt％的SO3的体积分数。其它可能的组分为二氧化硫(SO2)，氧气(O2)，氮气(N2)，二氧化碳(CO2)和一些少量的其它组分。在另一个实施方式中，气体可包含二氧化硫(SO2)。优选地，来自整个制备液体酸工艺的含有二氧化硫的废气可被再循环至气体纯化。因此，可以减少总体二氧化硫排放。本专利技术的方法可主要地使用任何浓度的任何酸实施和制备任何浓度的任何酸。优选地，液体酸是硫酸或发烟硫酸。对于硫酸(H2SO4)，H2SO4的第二浓度优选为至少93wt％，更优选为至少99wt％。进一步优选的是在步骤(i)中的H2SO4浓度为98-99wt％。对于发烟硫酸(H2S2O7)，游离三氧化硫(SO3)的第二浓度优选为至少20wt％，更优选为至少40wt％，同时游离SO3可达到的最大浓度取决于在步骤(ii)中的气体中的SO3浓度以及液体的温度，或更具体地，依赖于温度的发烟硫酸的SO3的分压。进一步优选的是，步骤(i)中游离SO3的浓度比SO3的优选最小浓度高约1-2wt％。典型的最小浓度为33-40wt％，优选是36wt％的浓度。在一个优选的实施方式中，气体纯化是吸收器，优选是硫酸装置的吸收器。制备具有一定的最小浓度的液体酸的方法包括以下步骤：(i)将浓度低于最小浓度的液体酸进料到吸收塔中；(ii)使含有三氧化硫(SO3)的气体通过吸收塔以使得三氧化硫在液体酸中被至少部分吸收，从而使液体酸的浓度增加到至少最小浓度；(iii)从吸收器槽中抽出酸，其中吸收器槽通过分隔壁分为第一部分和第二部分，其中将在第一部分中收集的液体酸稀释到低于最小浓度的浓度，然后至少部分再循环到步骤(i)中，和其中来自第二部分的液体酸作为产物至少部分抽出。在另一个优选的实施方式中，气体纯化是干燥塔，优选是硫酸装置的干燥塔。所以，本专利技术也提供一种在干燥塔中制备具有一定的最大浓度的液体酸的方法，其包括以下步骤：(i)将浓度大于产物(最大)浓度的液体酸进料到吸收器中；(ii)使含有水的气体通过干燥塔以使得水在液体酸中被至少部分吸收，从而使液体酸的浓度降低到低于最大浓度；(iii)从干燥塔槽中抽出液体酸，其中干燥塔槽通过分隔壁分为第一部分和第二部分，其中在第一部分中收集的液体酸被浓缩到大于产物(最大)浓度的浓度，然后至少部分再循环到步骤(i)中，和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备液体酸的方法，其包括以下步骤：(i)将具有第一浓度的液体酸进料到气体纯化中；(ii)使气体经过所述气体纯化以达到所述液体酸的第二浓度；(iii)从所述气体纯化的槽中抽出所述液体酸，其特征在于，所述气体纯化槽通过分隔壁分为第一部分和第二部分，将在第一部分中收集的液体酸的浓度调节到第一浓度，将来自第一部分的具有第一浓度的液体酸至少部分进料返回到步骤(i)中，和将在第二部分中收集的具有第二浓度的液体酸作为产物至少部分抽出。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种制备液体酸的方法，其包括以下步骤：(i)将具有第一浓度的液体酸进料到气体纯化中；(ii)使气体经过所述气体纯化以达到所述液体酸的第二浓度；(iii)从所述气体纯化的槽中抽出所述液体酸，其特征在于，所述气体纯化槽通过分隔壁分为第一部分和第二部分，将在第一部分中收集的液体酸的浓度调节到第一浓度，将来自第一部分的具有第一浓度的液体酸至少部分进料返回到步骤(i)中，和将在第二部分中收集的具有第二浓度的液体酸作为产物至少部分抽出。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于将步骤(ii)中的气体以逆流或并流通过所述气体纯化引导到液体酸中。3.根据前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于在第一部分中的液体酸的浓度用酸或水调节。4.根据前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于水平面控制第一和/或第二部分。5.根据前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于引入第二部分的向下进来的酸的体积大于从第二部分中抽出的产物的量。6.根据前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于液体酸是硫酸或发烟硫酸和气体包含SO3。7.一种制备液体酸，特别是根据权利要求1至6任一项所述的方法制备液体酸的装置，其包括含有液体酸供应系统(4)、气...

【专利技术属性】
技术研发人员：KH·多姆，H·斯托驰，W·沙尔克，
申请(专利权)人：奥图泰芬兰公司，
类型：发明
国别省市：芬兰;FI