Генератор сернистой кислоты
Формула / Реферат
1. Генератор сернистой кислоты, включающий в себя источник газообразного диоксида серы, направляемого в первую трубу, и устройство для перемещения потока газообразного диоксида серы через первую трубу, средство подачи воды, направляемой во вторую трубу, воздушный инжектор, расположенный по длине второй трубы для диспергирования дополнительного количества воздуха/кислорода в воду, и третью трубу, связанную с первой и второй трубами и включающую в себя участок смешивания, по меньшей мере, один участок поддерживания контакта и, по меньшей мере, один участок перемешивания, причем участок смешивания включает в себя устройство для преобразования потока газообразного диоксида серы из первой трубы и воды из второй трубы в прямоточный поток, в котором газообразный диоксид серы и вода находятся в контакте друг с другом, участок поддерживания контакта включает в себя канал для протекания потока газообразного диоксида серы и воды в виде прямоточного потока в контакте друг с другом с реагированием, по меньшей мере, части газообразного диоксида серы с водой с образованием сернистой кислоты, а участок перемешивания включает в себя устройство для смешивания и перемешивания прямоточного потока газообразного диоксида серы и потока вода/кислота для облегчения реакции и диспергирования газообразного диоксида серы в потоке вода/кислота, при этом генератор включает в себя устройство для вывода сернистой кислоты и непрореагировавшего газообразного диоксида серы из третьей трубы, находящееся под давлением окружающей среды, смесительную емкость для дальнейшего поддерживания контакта газообразного диоксида серы с жидкостью системы и устройство для улавливания нерастворенных газов из жидкости, выводимой из системы, причем первая и третья труба образуют устройство, находящееся под давлением окружающей среды, для устранения воздействия давления системы на диоксид серы.
2. Генератор сернистой кислоты по п.1, отличающийся тем, что он включает в себя устройство для поддержания непрореагировавшего газообразного диоксида серы, выводимого из третьей трубы, в бассейне сернистой кислоты для существенного уменьшения выделения непрореагировавшего газообразного диоксида серы из сернистой кислоты и усиления дальнейшей реакции газообразного диоксида серы с сернистой кислотой, а также смесительную емкость, имеющую выход для вывода сернистой кислоты из смесительной емкости, при этом смесительная емкость, указанное устройство и выход находятся под давлением окружающей среды для устранения воздействия давления системы на диоксид серы, а смесительная емкость имеет крышку с выходным отверстием для выведения из смесительной емкости нерастворенных газов.
3. Генератор сернистой кислоты по п.2, отличающийся тем, что он включает в себя средство подачи непрореагировавшего газообразного диоксида серы, направляемого в выходную трубу, сообщающуюся с выходным отверстием, и устройство для перемещения газообразного диоксида серы через выходную трубу; средство подачи воды, направляемой в дополнительную трубу; четвертую трубу, включающую в себя участок смешивания, по меньшей мере, один участок поддерживания контакта и, по меньшей мере, один участок перемешивания, причем участок смешивания включает в себя устройство для преобразования потока газообразного диоксида серы из выходной трубы и воды из дополнительной трубы в прямоточный поток, в котором диоксид серы и вода находятся в контакте друг с другом, участок поддерживания контакта включает в себя канал для протекания потока газообразного диоксида серы и воды в виде прямоточного потока в контакте друг с другом с реагированием, по меньшей мере, части газообразного диоксида серы с водой с образованием сернистой кислоты, а участок перемешивания включает в себя устройство для смешивания и перемешивания прямоточного потока газообразного диоксида серы и потока вода/кислота для облегчения реакции и диспергирования газообразного диоксида серы в потоке вода/кислота и устройство для вывода сернистой кислоты и непрореагировавшего газообразного диоксида серы, имеющее зону погружения для улавливания нерастворенных газов и предотвращения выхода их из системы с потоком выводимой жидкости.
Текст
1 Предпосылки создания изобретения Эта заявка испрашивает приоритет заявки,находящейся на рассмотрении,09/131121,поданной 8 августа 1998 г., и заявки (номер еще не придан), поданной 5 августа 1999 г. Область изобретения Из мировых запасов воды только часть воды доступна и пригодна для сельскохозяйственных, промышленных и коммунальных нужд. Потребность в воде высока и новые технологии вместе с растущим населением повышают спрос на воду, но загрязнение сокращает ограниченные запасы годной к употреблению воды. Повышенный спрос на воду требует эффективного использования пригодных водных ресурсов. Применение воды в сельском хозяйстве создает большой спрос на мировые запасы воды. В некоторых странах запасов воды достаточно для земледелия, но качество воды неудовлетворительно из-за щелочности воды. Щелочность является важным фактором, влияющим на качество, продуктивность и характеристики почвы и поливной воды. Относительное увеличение щелочности поливной воды из-за увеличения отношения натрий/кальций или рН воды придает поливной воде свойства, неблагоприятно влияющие на состояние почвы, урожайность культур и эффективность использования поливной воды. Путем добавления сернистой кислоты с низким рН к щелочной воде (для снижения щлочности и рН воды) такую воду можно регенерировать для восстановления почвы и полива. Настоящее изобретение относится к устройству для получения сернистой кислоты простым и продуктивным способом. В частности,изобретение относится к генератору сернистой кислоты, который производит сернистую кислоту при сжигании серы с образованием газообразного диоксида серы (сернистый газ, сернистый ангидрид, SO2). Газообразный диоксид серы затем втягивается в поток инжектируемой воздухом воды и поддерживается в контакте с водой, в конечном итоге реагируя с водой с образованием сернистой кислоты, фактически без выделения вредного газообразного диоксида серы в воздух. Уровень техники В данной области техники известно несколько типов генераторов сернистой кислоты. В известных устройствах использованы камеры сжигания серы и абсорбционные колонны. Однако в известных системах применены противоточный поток или системы под давлением как основные средства для получения сернистой кислоты. Например, во многих устройствах применена абсорбционная колонна для подачи большей части воды в систему в противотоке с потоком газообразного диоксида серы. В патенте США 4526771 в первый раз подают 90% воды системы противоточным потоком сверху абсорбционной колонны. В таких системах 2 крайне важна целостность абсорбционной колонны. Любые недостатки или неэффективность абсорбционной колонны приводят к снижению реакции и ухудшают результаты. В других устройствах использован газ под давлением, чтобы способствовать протоку газа через систему, см. патент США 3226201. Такие устройства, однако, требуют затрат на изготовление, чтобы обеспечить сохранение опасного газообразного,диоксида серы в системе без его утечки. Даже создающие разрежение устройства имеют тот недостаток, что необходим источник энергии для приведения в действие генератора разрежения, такого как эксгаустер. В других устройствах предусмотрены вторичные камеры сжигания для дальнейшего окисления серы, см. патент США 4526771. Из многих генераторов сернистой кислоты выделяется значительное или опасное количество непрореагировавшего газообразного диоксида серы, вредных и токсичных загрязнений в окружающую среду. Краткое изложение сущности изобретения Настоящее изобретение относится к генератору сернистой кислоты, который можно использовать для улучшения качества щелочной поливной воды путем добавления сернистой кислоты, произведенной генератором, к щелочной воде для снижения щелочности и/или рН воды. Кроме того, что вода становится менее щелочной, добавление сернистой кислоты к щелочной воде повышает пригодность серы в воде в качестве питательного вещества, а также улучшает капиллярность почвы, увеличивает ионообменную способность, уменьшает сток отработавшей воды и смыв пахотной земли и расход удобрений. Во многих сельскохозяйственных областях непрактично использовать сложные механизмы,так как они требуют технической подготовки для работы с ними и специального опыта для обслуживания и эксплуатации. Для генераторов сернистой кислоты улучшенная конструкция может снизить затраты, упростить работу, обслуживание и эксплуатацию и повысить производительность и безопасность, что делает машину более практичной для применения в сельском хозяйстве. Настоящее изобретение относится к генератору сернистой кислоты, который прост в изготовлении, работе, обслуживании и эксплуатации и который эффективно производит, сохраняет газообразный диоксид серы и сернистую кислоту, не подвергая потребителя или других живых существ вблизи генератора воздействию выделений опасного газообразного диоксида серы. Существенно, что настоящее изобретение не требует особого источника энергии и, следовательно, применение изобретения не ограничивается обязательно районами, в которых имеется источник энергии типа электричества или энергия может быть генерирована для исполь 3 зования. Настоящее изобретение решает все указанные выше задачи. В отличие от известных устройств, настоящее изобретение создано, чтобы максимально увеличить количество обогащенной воздухом/кислородом воды, приводимой в контакт с диоксидом серы, и увеличить продолжительность контакта воды с диоксидом серы без возникновения сколько-либо существенного обратного давления в системе или использования повышенного давления или повышенной температуры газа, чтобы заставить газообразный диоксид серы протекать через генератор сернистой кислоты. Это позволяет уменьшить сложность конструкции генератора газообразного диоксида серы и потребность в дополнительном оборудовании, таком как воздушный компрессор,используемый в известных устройствах. Изобретение прежде всего относится к бункеру для серы, камере сжигания, воздушному инжектору, газовой трубе, смесительной емкости и выходной трубе. Емкость бункера для серы предпочтительно составляет несколько сотен фунтов серы в форме порошка или чешуек. Бункер может быть изготовлен из различных материалов или сочетаний различных материалов. В предпочтительном примере осуществления бункер изготовлен из нержавеющей стали и пластика. Бункер соединен с камерой сжигания каналом, расположенным у основания бункера. Канал состыкован с камерой сжигания у ее основания. Под действием собственной массы сера в бункере перемещается через канал в камеру сжигания, обеспечивая непрерывную подачу серы для сжигания. Перемещению серы может способствовать скребок, ликвидирующий полости в массе серы при ее опускании через бункер. Камера сжигания имеет в верхней части входной патрубок, через который осуществляется зажигание серы, и на боковой поверхности входной патрубок для воздуха, через который поступает кислород, необходимый для сжигания серы. При сжигании серы образуется газообразный диоксид серы. В предпочтительном примере осуществления дно камеры выполнено съемным, что облегчает доступ в камеру для эксплуатации и обслуживания. Камера сжигания выполнена из материала, стойкого к агрессивному действию серы и теплоте сжигания, предпочтительно из нержавеющей стали. Газообразный диоксид серы выходит из камеры сжигания источника газообразного диоксида серы через выпускной патрубок в верхней части камеры и втягивается в первую трубу. Первая труба может быть выполнена из нержавеющей стали. Подача воды осуществляется через вторую трубу. Вода может поступать из источника воды через вторую трубу с помощью устройства, способного обеспечить достаточное количество воды и давление, такого как водонапорная баш 002314 4 ня или механический или электрический насос. Воздух вместе с кислородным компонентом инжектируется в воду в направлении длины второй трубы. Первая труба и вторая труба стыкуются и соединяются с третьей трубой. Третья труба включает в себя участок смешивания, участок поддерживания контакта, участок перемешивания и устройство для вывода сернистой кислоты и непрореагировавшего газообразного диоксида серы. В третьей трубе газообразный диоксид серы и обогащенная воздухом/кислородом вода приходят в контакт друг с другом с образованием сернистой кислоты. Третья труба может быть выполнена из полиэтилена. Участок смешивания третьей трубы включает в себя устройство для преобразования газообразного диоксида серы из первой трубы и воды из второй трубы в прямоточный поток, в котором газообразный диоксид серы и вода находятся в контакте друг с другом. Большая часть воды, используемой для получения сернистой кислоты в системе и способе, вводится в третью трубу и течет через один или несколько участков поддерживания контакта и участков перемешивания в третьей трубе через контактные устройства. Вода и газообразный диоксид серы, прошедшие через один или несколько участков поддерживания контакта, выводятся самотеком (под действием силы тяжести) в смесительную емкость. Вода вводится в третью трубу в прямоточный поток с газообразным диоксидом серы таким образом, чтобы образовать кольцевую колонну воды, внутри которой протекает газообразный диоксид серы. При этом вода и газообразный диоксид серы смешиваются. В предпочтительном примере осуществления вода вводится в газовую трубу и проходит через эжектор,который втягивает газообразный диоксид серы в первую трубу. Это избавляет от необходимости повышать давление газообразного диоксида серы и использовать эксгаустер. Вода и газообразный диоксид серы поддерживаются в контакте друг с другом в течение периода времени,который требуется для протекания через участок третьей трубы. В зоне контакта часть газообразного диоксида серы реагирует с водой с образованием сернистой кислоты. Участок перемешивания включает в себя устройство для смешивания и перемешивания прямоточного потока газообразного диоксида серы и воды/сернистой кислоты. Участки перемешивания усиливают реакцию газообразного диоксида серы и его диспергирование. В третьей трубе предполагаются колена (изгибы, повороты) или препятствия как возможные средства для усиления смешивания и перемешивания на участке перемешивания. Перемешивание прямоточного потока газообразного диоксида серы и воды дополнительно способствует реакции газообразного диоксида серы с водой в смеси 5 тельном бассейне. Сернистая кислота и газообразный диоксид серы вытекают из третьей трубы через устройство для выпуска сернистой кислоты и непрореагировавшего газообразного диоксида серы. Выпускное отверстие представляет собой возможный пример осуществления устройства для выпуска сернистой кислоты и непрореагировавшего газообразного диоксида серы. Выпускное отверстие позволяет содержимому трубы поступать в зону погружения газа. Сернистая кислота и непрореагировавший газообразный диоксид серы выходят из третьей трубы через выпускное отверстие и поступают в смесительную емкость. В одном примере осуществления смесительная емкость разделена переливом на две секции, а именно на секцию бассейна и выпускную секцию. Сернистая кислота и газообразный диоксид серы выходят через выпускное отверстие третьей трубы в секцию бассейна. Когда сернистая кислота вливается в смесительную емкость, образуется бассейн сернистой кислоты, глубина которого равна высоте перелива. Все время сернистая кислота и непрореагировавший газообразный диоксид серы выходят из третьей трубы выше уровня жидкости в секции бассейна смесительной емкости. Другими словами, выпускное отверстие третьей трубы расположено в достаточной степени над поверхностью жидкости в бассейне,так что газообразный диоксид серы, выходящий из трубы, может проходить непосредственно в бассейн и погружаться в объем жидкости в бассейне, находясь в открытой (незамкнутой) системе. Иначе говоря, выпускное отверстие третьей трубы не создает какого-либо существенного обратного давления на поток сернистой кислоты или газообразного диоксида серы в третьей трубе или газовой трубе. Все же, близкое вертикальное расположение выпускного отверстия третьей трубы над поверхностью жидкости в бассейне уменьшает вероятность того, что непрореагировавший газообразный диоксид серы будет выходить из выпускного отверстия, не погружаясь в бассейн жидкости. Выпускное отверстие смещено от боковых стенок смесительной емкости к центру секции бассейна, что дает возможность втекающему в бассейн из третьей трубы потоку сернистой кислоты и непрореагировавшего газообразного диоксида серы эффективно размешивать содержимое бассейна. По мере того, как содержащая кислоту вода и газ продолжают поступать в смесительную емкость из третьей трубы, уровень бассейна в конце концов превышает высоту перелива. Сернистая кислота переливается через перелив в выпускную секцию смесительной емкости, в которой сернистая кислота покидает смесительную емкость через сливное отверстие. Верхняя часть сливного отверстия расположена ниже высоты перелива и выпускного отверстия треть 002314 6 ей трубы для того, чтобы уменьшить количество свободного всплывающего непрореагировавшего газообразного диоксида серы, выходящего из камеры (смесительной емкости) через сливное отверстие. Свободный всплывающий непрореагировавший газообразный диоксид серы, оставшийся в смесительной емкости, поднимается в верхнюю часть смесительной емкости, оборудованную крышкой. Пузырьки растворенного газообразного диоксида серы, протекающие через сливное отверстие, захватываются стандартнойU-образной ловушкой, принудительно возвращающей собранные пузырьки в смесительную емкость, в то время как сернистая кислота покидает систему через первую разгрузочную трубу. Для дальнейшего ограничения скольколибо существенных выделений газообразного диоксида серы в окружающую среду из генератора, газообразный диоксид серы, оставшийся в смесительной емкости, может втягиваться в выходную трубу, соединенную с выходным отверстием (средством подачи) в крышке смесительной емкости. Выходная труба ограничивает четвертую трубу. В четвертой трубе расположено устройство для подачи воды в трубу. Вода, поступающая в четвертую трубу, может подаваться из источника воды с помощью устройства,способного обеспечить достаточное количество воды в четвертую трубу. Когда вода поступает в четвертую трубу, она реагирует с газообразным диоксидом серы, который перемещается через крышку смесительной емкости абсорбционной колонны, с образованием сернистой кислоты. В предпочтительном примере осуществления вода, поступающая в четвертую трубу, проходит через второй эжектор, вытягивающий газообразный диоксид серы через выходное отверстие в четвертую трубу. Газ и вода находятся в контакте при перемещении через один или несколько участков поддерживания контакта и/или участков перемешивания четвертой трубы. Сернистая кислота покидает четвертую трубу через вторую разгрузочную трубу. В предпочтительном примере осуществления вторая разгрузочная труба включает в себяU-образную ловушку, перед которой (по ходу потока) реакционноактивные газы выводятся из системы через тонкую дымовую (вентиляционную) трубу. Четвертая труба может быть выполнена из полиэтилена высокой плотности. Такой полиэтилен является предпочтительным из-за его высокой прочности и стойкости к разрушению под воздействием ультрафиолетового излучения. Другая задача изобретения - исключить использование противоточных абсорбционных колонн, используемых в известных устройствах. Как уже упоминалось, вода, вводимая в систему в третью трубу и четвертую трубу, может поступать из источника воды с помощью 7 любого устройства, способного обеспечить достаточное количество воды и давление, такого как водонапорная башня или механический,электрический или с приводом от дизеля водяной насос. Эти признаки настоящего изобретения очевидны из следующего ниже описания и прилагаемой формулы изобретения или могут быть выяснены практическим использованием изобретения, как предложено ниже. Краткое описание чертежей Для того чтобы представить способ, который позволяет получить перечисленные выше и другие преимущества изобретения, более конкретное описание изобретения, кратко приведенное выше, излагается со ссылкой на конкретный пример осуществления, который сопровождается прилагаемыми чертежами. Необходимо понимать, что чертежи представляют только типичный пример осуществления и, следовательно, не ограничивают пределы объема изобретения. Изобретение подробно описывает и объясняет дополнительные характерные особенности с помощью прилагаемых чертежей, в которых фиг. 1 - вид в перспективе одного примера осуществления генератора сернистой кислоты; фиг. 2 - вид сбоку в вертикальной проекции с частичным разрезом компонентов генератора серной кислоты; фиг. 3 - увеличенный вид части третьей трубы; фиг. 4 - увеличенный вид части четвертой трубы; фиг. 5 - технологическая схема, поясняющая процесс изобретения. Подробное описание лучшего способа осуществления изобретения Генератор сернистой кислоты, предложенный заявителем, со ссылками на перечисленные выше чертежи, включает в себя систему, которая генерирует газообразный диоксид серы и поддерживает газ в контакте с водой продолжительные периоды времени, в основном исключая сколько-либо существенное выделение вредного газообразного диоксида серы из системы. Как показано на фиг. 1 и 2, основные элементы включают в себя бункер 20 для серы,камеру 40 сжигания, газовую трубу 70, смесительную емкость 130 и выходную трубу 210. Основные элементы смонтированы на платформе 10 для облегчения транспортировки. Бункер 20 для серы включает в себя корпус 24 с верхней поверхностью 26. В верхней поверхности 26 выполнено закрываемое отверстие, не показано. Корпус 24 может иметь любую геометрическую форму; показан корпус цилиндрической формы, но, может быть использован корпус прямоугольной формы. В поверхности 26 выполнено закрываемое отверстие, диаметр и форма которого обеспечивают возможность загрузки серы в бункер 20. В кор 002314 8 пусе выполнено выходное отверстие 30. Бункер 20 скомпонован так, что сера в бункере поступает к выходному отверстию 30 под действием силы тяжести (самотеком). Выходное отверстие 30 обеспечивает перемещение серы через бункер и из бункера. Выходное отверстие 30 бункера связано с входным отверстием 50 камеры 40 сжигания переходным каналом 36. В варианте примера осуществления корпус может включать в себя качающийся рычаг 21,смонтированный снаружи корпуса 24. Качающийся рычаг может перемещаться возвратнопоступательно, как показано стрелкой 23. Штанга 25, соединенная с вертикальным качающимся рычагом 21 и проходящая внутрь корпуса 24, имеет вертикальные штыри 27. Штыри 27 проходят вверх в массу серы в бункере. Когда качающийся рычаг 21 перемещается возвратно-поступательно, вместе с ним возвратно-поступательно перемещаются и штыри 27(разрыхляя массу серы). Это позволяет избежать образования полостей в массе серы, когда сера опускается через бункер 20. Камера 40 сжигания включает в себя под 42, боковую стенку 44 и свод 46. Под 42, ограничивающий периметр (камеры), разъемно соединен с боковой стенкой 44. Свод 46 прикреплен к боковой стенке 44 камеры; боковая стенка 44 поддерживает свод 46. Входной патрубок 52 для зажигания (серы) в своде 46 имеет разъемно прикрепленный колпачок 54 входного патрубка для зажигания. Входной патрубок 56 для воздуха в боковой стенке 44 камеры имеет разъемно прикрепленный колпачок 58 входного патрубка для воздуха. Входной патрубок 56 для воздуха,расположенный в основном противоположно входному отверстию 50, тангенциально входит в боковую стенку 44 камеры. Выпускное отверстие 60 камеры 40 сжигания выполнено в своде 46. Серу, поступающую в камеру 40 сжигания через входное отверстие 50, можно зажечь через входной патрубок 52 для зажигания. Входной патрубок 56 для воздуха дает возможность кислороду, необходимому для процесса сжигания,поступать в камеру 40 сжигания и таким образом регулировать скорость сжигания. Выпускное отверстие 60 позволяет газообразному диоксиду серы проходить вверх через это отверстие в газовый трубопровод 70. Газовый трубопровод 70 имеет два конца,первый конец 78 сообщается с выпускным отверстием 60, второй конец сообщается с третьей трубой 76. Газовый трубопровод или первая труба 70 может включать в себя поднимающуюся трубу 72 и поперечную трубу 74. Поднимающаяся труба 72 может быть соединена с поперечной трубой 74 посредством первого коленчатого (90) соединения. Защитная решетка 90 расположена на поднимающейся трубе 72 и прикреплена к ней, для предотвращения слу 9 чайного наружного контакта с трубой 72, которая при работе генератора является горячей. Вода поступает через вторую трубу 282 в точку, в которой вторая труба 282 соединяется с первой трубой 70, сопрягающейся с третьей трубой 76. В направлении длины (вдоль) второй трубы 282 установлен воздушный инжектор 283 для диспергирования дополнительного количества воздуха в воде. В большинстве случаев применения, в том числе и настоящего изобретения, чтобы увеличить урожайность сельскохозяйственных культур, окружающий воздух содержит кислородный компонент. Воздух инжектируют в воду, создавая перепад давления вдоль длины трубы с водой, так что воздух втягивается в воду. Воздушные инжекторы хорошо известны. Предпочтительно использовать MazzeiInjector, Mazzei Injector Corporation,Bakersfield, California, United States of America. Равноценные устройства известны или легко обнаруживаются специалистами в этой области техники. Инжектор вовлекает дополнительный воздух в поток воды. Этот дополнительный воздух создает поток воды, обогащенный воздухом/кислородом. Вода, обогащенная воздухом/кислородом, усиливает скорость реакции воды с газообразным диоксидом серы с образованием промежуточного сернистого ангидрида(SO2) и, в конечном итоге, сернистой кислоты. Применение инжектора является тем преимуществом, которое приводит к более высоким результатам, чем в известных устройствах. Кроме того, подобно другим компонентам настоящего изобретения предпочтительный инжектор не имеет движущихся при работе частей. Труба 76 включает в себя устройство 100 для преобразования газообразного диоксида серы в первой трубе и в основном всей воды во второй трубе 282 в прямоточный поток, в котором газообразный диоксид серы и вода приходят в контакт друг с другом. Устройство 100 для образования прямоточного потока (показано на фиг. 2 и 3) включает в себя центральный корпус 102, ограничивающий вход 104 для газа и выход 114 для газообразного диоксида серы. Центральный корпус включает в себя отверстие 106 для подвода второй трубы, выход 108 охлаждающего кольца,эмиттер и эжектор 112. Эжектор 112 создает кольцевую колонну воды, охватывающую отверстие 114 для выхода газообразного диоксида серы. Полагают, что характер такого потока воды способствует втягиванию газообразного диоксида серы из камеры 40 сжигания в газовую трубу 70 с последующим контактом газообразного диоксида серы с водой для образования сернистой кислоты. Устройство 100 для образования прямоточного потока обеспечивает поступление воды в третью трубу 76 через входное отверстие 106 для подвода второй трубы. Вода, входящая в 10 устройство 100, проходит через эжектор 112 и выходит из него рядом с выходом 114 для газообразного диоксида серы. Вода поступает в третью трубу 76 и приходит в контакт с диоксидом серы, охватывая поток газообразного диоксида серы. Вода и газообразный диоксид серы реагируют с образованием сернистой кислоты. Первый участок поддерживания контакта в трубе 76 не создает препятствий потоку газообразного диоксида серы. Полагают, что большая часть газообразного диоксида серы реагирует с водой на этом первом участке поддерживания контакта. После того, как кислота и масса воды (далее обозначаемая, как вода/кислота) и остальной непрореагировавший газ продолжают перемещаться через третью трубу 76, вода/кислота и непрореагировавший газообразный диоксид серы смешиваются и перемешиваются для дальнейшего реагирования газообразного диоксида серы с водой/кислотой. Смешивание и перемешивание потока воды/кислоты и газообразного диоксида серы осуществляется несколькими способами. Например, как показано на фиг. 2,смешивание и перемешивание осуществляется путем изменения направления потока с помощью колена 84 в третьей трубе 76. В другом примере объект 77 размещают внутри третьей трубы 76, чтобы изменить характер потока в третьей трубе 76. Таким объектом может быть клиновой, фланцевый, выпуклый или другого типа элемент, установленный в направлении движения прямоточного потока в третьей трубе 76 и изменяющий характер потока. При размещении такого объекта на пути движения потока можно применять прямолинейную или в основном прямолинейную трубу. Отличие изобретения от известных конструкций заключается в том, что смешивание и перемешивание потока воды/кислоты и газообразного диоксида серы с вовлечением в основном всей воды системы с газообразным диоксидом серы происходит в открытой системе с прямоточным потоком. В одном примере осуществления настоящего изобретения обрабатывается 50-300 галлонов(0,189-1,136 м 3) воды в минуту, протекающей через третью трубу 76 в контакте с газообразным диоксидом серы. Вслед за тем, как вода/кислота и газообразный диоксид серы проходят участок смешивания и перемешивания третьей трубы 76, вода/кислота и непрореагировавший газообразный диоксид серы снова поддерживаются в контакте друг с другом, что способствует дальнейшей реакции между компонентами с образованием сернистой кислоты. Это осуществляется с помощью средства, поддерживающего контакт воды/кислоты и газообразного диоксида серы друг с другом. Таким средством, показанным на фиг. 2, является участок 85 третьей трубы 76. Участок 85 действует таким же образом, как и 11 ранее описанный участок поддерживания контакта. В предпочтительном примере осуществлении применено дополнительное устройство для смешивания и перемешивания прямоточного потока воды/кислоты и газообразного диоксида серы. Это устройство показано как участок 86 третьей трубы 76, в котором направление потока воды/кислоты и газообразного диоксида серы снова меняется. Таким образом, вода/кислота и газообразный диоксид серы принудительно смешиваются и перемешиваются, что способствует дальнейшей реакции газообразного диоксида серы с образованием сернистой кислоты или концентрата сернистой кислоты. Третья труба 76 также включает в себя средство для выпуска воды/кислоты и непрореагировавшего газообразного диоксида серы. Это средство показано на фиг. 2 как выпускное отверстие, ограниченное третьей трубой 76. Выпускное отверстие 80 предпочтительно расположено приблизительно в центре секции бассейна, описанной ниже. В предпочтительном осуществлении выпускное отверстие 80 скомпоновано так, чтобы направлять воду/кислоту и непрореагировавший газообразный диоксид серы вниз в бассейн 158 погружения без создания обратного давления. Другими словами, отверстие 80 расположено достаточно близко к поверхности 133 жидкости в бассейне 158, чтобы вынудить непрореагировавший газообразный диоксид серы погрузиться в бассейн, но не ниже поверхности жидкости в бассейне. Посредством этого сохраняется открытый характер системы и предотвращается создание обратного давления в системе. В настоящем изобретении также использована емкость 130, имеющая дно 132, боковую стенку 134 и крышку 164. Емкость 130 может также включать в себя элемент 137 для диспергирования размешанных между собой сернистой кислоты и газообразного диоксида серы в емкости 130. Элемент 137 может иметь коническую или другую форму, способствующую диспергированию. К одной стороне дна 132 может быть прикреплен перелив 148, также прикрепленный к двум сторонам боковой стенки 134. Перелив 148 проходит вверх и оканчивается ниже выпускного отверстия 80. Перелив 148 делит смесительную емкость 130 на бассейн 158 для погружения и выпускную секцию 152. Третья труба 76 проходит через боковую стенку 134 емкости в точке ниже крышки 164. Сливное отверстие 154 расположено в боковой стенке 134 вблизи дна 132 выпускной секции. Сливное отверстие 154 соединено с разгрузочной трубой 156. Разгрузочная труба оборудована Uобразной ловушкой 157. Ловушка 157 является средством для принудительного возвращения нерастворенного газа обратно в емкость 130,чтобы заставить газ выходить через крышку 164 в выходную трубу 210. 12 Когда сернистая кислота вытекает из третьей трубы 76, перелив задерживает кислоту в смесительной емкости, создавая размешанный бассейн 158 сернистой кислоты. Газообразный диоксид серы, поступающий вместе с сернистой кислотой, но еще не реагировавший с ней, поступает в бассейн 158 кислоты благодаря близкому расположению выпускного отверстия 80 к поверхности жидкости в бассейне 158. Поступающий газ погружается в размешанный бассейн 158. Суспендированный газ тотчас же перемешивается с кислотой, приходя в контакт с ней, в бассейне 158 для дальнейшего концентрирования кислоты. Когда непрореагировавший газ поднимается через массу жидкости в бассейне, он удерживается в контакте с водой и реагирует с ней для дальнейшего концентрирования сернистой кислоты. Сочетание выпускного отверстия 80 и близкого его расположения к поверхности 133 бассейна 158 кислоты является средством, которое способствует погружению (и поддерживает погружение) непрореагировавшего газообразного диоксида серы, выходящего из третьей трубы, в бассейн сернистой кислоты, что в значительной степени уменьшает выход непрореагировавшего газообразного диоксида серы из контакта с сернистой кислотой, а это в свою очередь усиливает дальнейшую реакцию газообразного диоксида серы в сернистую кислоту в открытой системе, причем газообразный диоксид серы, выходящий из третьей трубы, не подвергается обратному давлению или давлению системы. То есть, выпускное отверстие 80, расположенное ниже уровня верха перелива 148,рассматривается как несовместимое с открытой системой. Когда сернистая кислота поступает в смесительную емкость 130 из третьей трубы 76,уровень сернистой кислоты в бассейне 132 поднимается до тех пор, пока кислота не начнет перетекать через перелив 148 в выпускную секцию 152. Сернистая кислота и газообразный диоксид серы вытекают из смесительной емкости 130 в разгрузочную трубу 156. Разгрузочная труба 156 снабжена зоной погружения в Uобразной ловушке 157, в которой газообразный диоксид серы снова смешивается с сернистой кислотой и которая предотвращает выход газообразного диоксида серы из разгрузочной трубы 156 в каком-либо значительном количестве. Любые свободные всплывающие пузырьки газообразного диоксида серы в смесительной емкости поднимаются к крышке 164. Крышка 164 ограничивает выходное отверстие 202. Выходное отверстие 202 может быть соединено с выходной трубой 210. Труба 210 имеет первый конец, соединенный с выходным отверстием 202, и второй конец, сопрягающийся с четвертой трубой 220. Выходная труба может состоять из отрезка трубы между отверстием 202 и четвертой трубой 220. Четвертая труба 220 включа 13 ет в себя вспомогательное устройство 240 для преобразования газообразного диоксида серы в выходной трубе и в основном всей воды в дополнительной водяной трубе 294 в прямоточный поток, в результате чего остаточный газообразный диоксид серы и вода приходят в контакт друг с другом. Как показано на фиг. 2 и 4, вспомогательное устройство имеет корпус 240, ограничивающий вход 244 для газа, выход 252 для газа,вход 246 для подвода дополнительной водяной трубы и водяной эжектор 250. Вода поступает во вспомогательное устройство 240 через дополнительную водяную трубу 294 на входе 246. Вода протекает через эжектор таким же образом, как ранее обсуждалось с устройством 100 для образования прямоточного потока. Эжектор 250 втягивает любые свободные всплывающие пузырьки газообразного диоксида серы в выходную трубу 210. Вода и газообразный диоксид серы приходят в контакт друг с другом в четвертой трубе 220,причем поток газа окружен потоком воды. Вода и газ поддерживаются в контакте друг с другом,когда газ и вода протекают через четвертую трубу 220 и реагируют с образованием сернистой кислоты. Эта зона поддерживания контакта не создает препятствий для потока газообразного диоксида серы. В основном весь газообразный диоксид серы в выходной трубе 210 реагирует с водой в этой зоне поддерживания контакта. В четвертой трубе 220 вода/кислота и непрореагировавший или нерастворенный газообразный диоксид серы также подвергается смешиванию и перемешиванию один или несколько раз. Например, когда вода снова входит в четвертую трубу 220 на входе 262, поток воды/кислоты и газообразного диоксида серы смешиваются и перемешиваются. Вода/кислота и газообразный диоксид серы снова приходят в контакт друг с другом. В другой раз подобное смешивание и перемешивание происходит, когда направление потока воды/кислоты и газообразного диоксида серы изменяется вблизи выходного отверстия 264. В результате, подобно потоку воды/кислоты и газообразному диоксиду серы в третьей трубе 76, поток воды/кислоты и газообразный диоксид серы в четвертой трубе 220 проходят через один или несколько участков поддерживания контакта и через один или несколько участков смешивания и перемешивания. Четвертая труба может иметь U-образную ловушку 267. Ловушка 267 действует как средство удерживания пузырьков неабсорбированного двухатомного газообразного азота на входной стороне ловушки 267. Выходное отверстие 264 скомпоновано с дымовой (вентиляционной) трубой 265. Остаточному двухатомному газообразному азоту позволяют покинуть систему через дымовую трубу 265. Работа системы показывает, что небольшое (если вообще имеется) 14 количество диоксида серы покидает систему. Полагают, что газом, покидающим систему,является безвредный двухатомный азот. Такая компоновка генератора серной кислоты исключает сооружение противоточной абсорбционной колонны, затраты на нее и применение противоточной колонны, как в известных устройствах. На фиг. 1, 2 и 3 показан первый насос 280,подающий воду через первый шланг 282 к входному отверстию 106 устройства 100 для образования прямоточного потока. На фиг. 2 дополнительный или второй насос подает воду к вспомогательному средству 240 через дополнительный водопроводный шланг 294. Понятно, что можно использовать любой насос, способный подавать достаточное количество воды в систему, и насос может приводиться в действие любым источником, достаточным для приведения в действие насоса. Можно использовать один насос с соответствующей системой клапанов или несколько насосов. Также имеется возможность того, что насоса вообще не нужно, если использовать приподнятый водяной бак для получения достаточного водного потока в систему или его имеющиеся водные системы создают достаточное давление воды и поток. Данное изобретение может выполняться в других конкретных формах, не выходя за рамки его сути или существенных характеристик. Описанные примеры выполнения следует рассматривать во всех отношениях только как иллюстративные, а не ограничительные. Поэтому объем изобретения определяется прилагаемой формой изобретения, а не предыдущим описанием. Все изменения, входящие в смысл и область эквивалентности формулы изобретения должны включаться в ее объем. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Генератор сернистой кислоты, включающий в себя источник газообразного диоксида серы, направляемого в первую трубу, и устройство для перемещения потока газообразного диоксида серы через первую трубу, средство подачи воды, направляемой во вторую трубу,воздушный инжектор, расположенный по длине второй трубы для диспергирования дополнительного количества воздуха/кислорода в воду,и третью трубу, связанную с первой и второй трубами и включающую в себя участок смешивания, по меньшей мере, один участок поддерживания контакта и, по меньшей мере, один участок перемешивания, причем участок смешивания включает в себя устройство для преобразования потока газообразного диоксида серы из первой трубы и воды из второй трубы в прямоточный поток, в котором газообразный диоксид серы и вода находятся в контакте друг с другом, участок поддерживания контакта вклю 15 чает в себя канал для протекания потока газообразного диоксида серы и воды в виде прямоточного потока в контакте друг с другом с реагированием, по меньшей мере, части газообразного диоксида серы с водой с образованием сернистой кислоты, а участок перемешивания включает в себя устройство для смешивания и перемешивания прямоточного потока газообразного диоксида серы и потока вода/кислота для облегчения реакции и диспергирования газообразного диоксида серы в потоке вода/кислота, при этом генератор включает в себя устройство для вывода сернистой кислоты и непрореагировавшего газообразного диоксида серы из третьей трубы,находящееся под давлением окружающей среды, смесительную емкость для дальнейшего поддерживания контакта газообразного диоксида серы с жидкостью системы и устройство для улавливания нерастворенных газов из жидкости,выводимой из системы, причем первая и третья труба образуют устройство, находящееся под давлением окружающей среды, для устранения воздействия давления системы на диоксид серы. 2. Генератор сернистой кислоты по п.1, отличающийся тем, что он включает в себя устройство для поддержания непрореагировавшего газообразного диоксида серы, выводимого из третьей трубы, в бассейне сернистой кислоты для существенного уменьшения выделения непрореагировавшего газообразного диоксида серы из сернистой кислоты и усиления дальнейшей реакции газообразного диоксида серы с сернистой кислотой, а также смесительную емкость, имеющую выход для вывода сернистой кислоты из смесительной емкости, при этом смесительная емкость, указанное устройство и выход находятся под давлением окружающей среды для устранения воздействия давления системы на диоксид серы, а смесительная ем Фиг. 1 16 кость имеет крышку с выходным отверстием для выведения из смесительной емкости нерастворенных газов. 3. Генератор сернистой кислоты по п.2, отличающийся тем, что он включает в себя средство подачи непрореагировавшего газообразного диоксида серы, направляемого в выходную трубу, сообщающуюся с выходным отверстием,и устройство для перемещения газообразного диоксида серы через выходную трубу; средство подачи воды, направляемой в дополнительную трубу; четвертую трубу, включающую в себя участок смешивания, по меньшей мере, один участок поддерживания контакта и, по меньшей мере, один участок перемешивания, причем участок смешивания включает в себя устройство для преобразования потока газообразного диоксида серы из выходной трубы и воды из дополнительной трубы в прямоточный поток, в котором диоксид серы и вода находятся в контакте друг с другом, участок поддерживания контакта включает в себя канал для протекания потока газообразного диоксида серы и воды в виде прямоточного потока в контакте друг с другом с реагированием, по меньшей мере, части газообразного диоксида серы с водой с образованием сернистой кислоты, а участок перемешивания включает в себя устройство для смешивания и перемешивания прямоточного потока газообразного диоксида серы и потока вода/кислота для облегчения реакции и диспергирования газообразного диоксида серы в потоке вода/кислота и устройство для вывода сернистой кислоты и непрореагировавшего газообразного диоксида серы, имеющее зону погружения для улавливания нерастворенных газов и предотвращения выхода их из системы с потоком выводимой жидкости.
МПК / Метки
МПК: C01B 17/48
Метки: кислоты, генератор, сернистой
Код ссылки
<a href="https://eas.patents.su/10-2314-generator-sernistojj-kisloty.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Генератор сернистой кислоты</a>
Предыдущий патент: Цепной конвейер
Следующий патент: Горный комбайн (варианты) и способ выемки минерального сырья (варианты)
Случайный патент: Водный раствор, способ и набор для дезинфекции овощей или фруктов