Способ получения безводной буры

 

:- СОЮЗ СОВЕТ(НИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУ БЛИН!

4(51i С 01 В 35. 12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Й АВТОРСНСМУ СВИДЕИ3%СТВУ

Г9СУДМРСТВР1ИЫЙ КОМИТЕТ ССОР

Д МНЫВФВФЙ Ю (2.1) 3585942/23-26. (22) 17.03.83

{46) 15.01.85. Бюл. Ф 2 (72) А.С,. Смирнов» В.А.. Чумаевскнй и С,В. Федосов

:(71), Буйский мимический завод (53) 661.652(088.8) (56) 1..Авторское свндетельство СССР

«з 345764» кл. С 01 В 35/12, 1970.

2. "РгвеаъеХ СЬеайсзау", . И74» й. 53, В 3, в. 152. (54) (57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БЕЗВОДЮЙ БУРЫ, включапвюй одиовременнуа щ дачу борной кислотм и соды, смевение и взаимодействие «х нри иовнвенной темнературе., о т л и ч а и ц и и с я тем, что, с «елью сн ния знергозатрат, унроцения свосо ба за счет нроведения ироцесса ири

306-350 С и исключения оиерацнй измелвчения и рассева продукта, иредверительио борную кислоту нагревают до t40-1, »О С, а соду - до 700750 С.

t 11

Изобретение относится к способу получения буры и может быть исполь-. зовано в производстве стекла, эмалей, моющих средств в керамической, косметической и кожевенной промышленностях. Одним из крупных потребителей является промышленность, производящая эмалированные изделия и потребляющая до 60-70 боратов щелочных металлов.

Известен способ получения безводной буры и других боратов путем тер мообработки смеси соды и борной кислоты при 850-950оС в электропечи в течение 10-15 мин. Далее плав охлаждают и гранулируют (1) .

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ получения безводной буры, включающий раздельную и одновременную подачу соды или гидроксида натрия и борной кислоты в вертикальную трубчатую печь.

Процесс идет при 800-850 С до о . плавления реагечтов. Далее плав охлаждают, измельчают и рассеивают продукт (21 .

Недостатками известных способов являются высокие энергозатраты (2000-2100 кДж/кг буры), сложность процесса, связанная с измельчением и рассевом продукта и продолжительность процесса (40-45 мин).

Кроме того, при введении реагентов в разных точках аппарата для .достижения высокой степени превращения требуется длительное время пребывания материала в аппарате, что ограничивает возможность создания установок большой мощности.

Цель изобретения — снижение энергозатрат, упрощение способа за счет о проведения процесса при 300-350 С и исключение операций измельчения и рассева продукта.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу .получения безводной буры, включающему одновременную подачу борной кислоты и соды, смешение и взаимодействие их при повышенной температуре, борную кислоту предварительно нагревают до

140-150 С, а соду - до 700-750 С.

Параметры получения безводной буры обоснованы результатами экспериментальных исследований "сухого" взаимодействия борной кислоты и соды

Раздельное нагревание реагентов пе34543 2

55 ред смешением до температур — соды

700 — 750 С и борной кислоты 140о о

150 С, обусловлено тем, что процесс нагрева целесообразно проводить в теплообменных аппаратах интенсивного действия, например в вихревых аппаратах с использованием тепла дымовых газов. Применение данного способа нагрева. Н ВО и На СО позволит сократить затраты тепла йа нагрев, повысит эффективность использования тепловой эиергии, а также позволит значительно уменьшить габариты аппарата при одинаковой производительности с аппаратом, описанным в прототипе.

Поддержание температуры реакционной смеси в зоне смешения в пределах 300-350 С обусловлено тем, что о согласно дериватографическому анализу смеси Н ВО с Na CO> взаимодействие субстратов до степени превращения 93-95 . происходит в области температур до 300 С. Таким образом, о в предлагаемом способе выход безводной буры составляет 93-95 от введенного сырья н в готовом продукте кроме Na В40 содержится 5-7 непрореагировавиих Н BO>, Na CO> и продуктов их разложения.

Достижение полного превращения субстратов возможно только при плавлении реакционной смеси и нагреве ее до 750-800 С, что значительно повышает энергоемкость процесса и усложняет его конструктивное оформление.

Повышение температуры нагрева

Н ВО выше 150 С нецелесообразно, о поскольку возможно оплавление кристаллов борной кислоты и налипание их на стенки аппарата, что делает невозможным транспортирование кислоты в зону смешения.

Повышение температуры нагрева

Na

7 разно, так. как это приводит к дополнительным затратам тепловой энергии и необходимости подбора материала теплообменного аппарата по жаропрочности. Снижение температуры наг" рева Н ВО ниже 140 С, à Na ÑO ниже 7000C ведет к росту энергозатрат на поддержание температуры смеси в зоне смешения в пределах 300350 С, а также увеличивает продол0 жительность смешения.

Проведение смешения реагентов

0 при температуре ниже 300 С приводит

Та бли ца 1

Время смешения

Расход энергозатрат на 1 кг продукта, кДж/кг

Температура нагрева борной кисо лоты, С

Выход буры, Ж реагентов, мин

912,6

844,7

960,5

130

690

290

86,5

140

700

93,4

300

150

750

350

94,4

Происходит оплавление реагентов, осуществление процесса невозможно

760

160

360

760

94,4 3

986,8 б .Таблица 2

Температура нагрева соды, Oc

Время перемешивания смеси для достижения степени превращения

94,47, мин

Температура

r нагрева борной кислоты, ос

Энергозатраты на поддержание температуры смеси

350 С, кДж/кг

120

750

151,3

149,4

4,5

700

140

4,0

3 11 к снижению выхода буры. При повышении температуры реакционной смеси выше 350 С увеличиваются затраты энергии без изменения выхода продукта. Таким образом, указанные параметры ведения процесса получения без- водной буры являются оптимальными.

В табл. 1 и 2 представлены результаты экспериментальной проверки предлагаемого способа.

Как следует из табл. 1 при нагревании соды до 690 С и борной кислоты до 130 С выход буры невысокий. о

При нагревании соды до 760 С и о борной кислоты до 150 С, при температуре смеси 360 С, имеет место о рост энергозатрат без увеличения выхода продукта.

Как следует из табл. 2 реализация предлагаемого способа позволяет снизить энергозатраты в 13 раз. Пример 1. 10m Na СО> и

НВО> нагреваются в муфельнйх печах о соответственно до температуры 140 С и 700 С, Затем нагретые вещества переносят в сушильный шкаф с температурой 300 С и перемешивают в тео.Температура; Температунагрева ра смеси, о о соды, С С

34543 4 чение 3 мин. В результате получают

19,88 г смеси с содержанием буры

93,47.

Пример 2. 10 г соды и

23,3 r борной кислоты нагревают до о температур соответственно 150 С и

750 С, после чего реагенты смешио вают при температуре в зоне смешения 300 С в течение 3 мин. В резуль о тате получают 19,81 г смеси с содержанием На2В40 1 94,27.

Пример 3. Процесс проводят как в примере 2, но смешение реагентов ведут при 350 С. В результате о

15 получают 19,65 r смеси с содержанием буры 94,4Х.

Реализация предлагаемого способа позволит снизить энергозатраты на единицу продукции и уменьшить себе20 стоимость ее за счет ликвидации стадий измельчения и рассева готового продукта.

За счет исключения загрязнения буры продуктами коррозионного воздействия ее расплава на сталь повышается качество продукта.

1134543

Продолжение табл.2

150

t21 8

3,0

135,6

3,5.

156

6&0

151,1

750

165,6

t57 5

6,0

5|0

° Ьйа1» Мне в

Корректор В. Гнрняк

Подписное

СостаэитМ Ь

Редактор В. Ковтун Техред Т.фанта

Ю all

ЗФисаэ 10020! 22 . Тираа 462

ВИИИПИ Государствеииого комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва,- Ж"35, Раушская наб., д. 4/5 о и

Филищю ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4