Способ концентрирования минеральных кислот и устройство для его осуществления

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ ()982528

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 10 ° 04. 79 (21) 2747503/23-26 (23) Приоритет — (32) 10. 04. 78 (31) 7810500 (33) Франция

Опубликовано 15.12.82. Бюллетень№ 46

Дата опубликования описания 15. 12. 82 э (51) М. Кл.

В 01 F 3/00

В 01 F 5/00

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (53) УДК 66.063 (088. 8) Иностранцы

Франсуа Прюдон, Огюстен Ссиклюна и Жан-Мишель Вердье (Франция) (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Иностранная Фирма

"Рон-Пуленк Эндюстри" (Франция) (54) СПОСОБ КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ КИСЛОТ

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к способам и устройствам для перемешивания веществ, представленных по меньшей мере двумя различными фазами.

Известны способ и устройство для перемешивания веществ, представленных по меньшей мере двумя различными фазами при помощи образования симметричного турбулентного потока одной фазы и введения по меньшей мере одной фазы по оси вращения указанного потока до эоны разряжения, образованной турбулентным потоком, причем скорость аксиальной фазы заключена между 0,03 и 3 м/с и количество движения фазы с турбулентным истечением по меньшей мере в 100 раз, а преимущественно в 1000-10000 раз больше, чем у аксиальной фазы, при этом аксиальная фаза раздроблена и рассеяна при.переходе количества движения от фазы турбулентным истечением P1).

Данный способ может быть осуществлен в устройстве, которое содержит контактную головку, имеющую оболочку вращения, заканчивающуюся внизу наконечником, представляющим ограниченный круговой переход, например диафрагму или, что более удобно, входной конус, перфорированная внутреняя рубашка в этой конической оболочке образует с указанной оболочкой круговой зазор, в который имеет выход тангенциальный патрубок.

На выходе этой головки имеется орган приемки, который является либо двойным конусом, в котором происходит разделение фаз, либо цилиндрической трубой, соединенной жестко с нижней частью наконечника (1).

Преимущество этого способа заключается в том, что он позволяет приблизить идельаные условия дисперсии, согласно которым элемент объема обрабатываемой фазы соединен с элещентом объема обработанной фазы в течение всей продолжительности обработки таким образом, чтобы все элементы объема обработанной фазы были подвергнуты той же обработке.

Более того, такой способ позволяет работать с очень хорошим тепловым КПД, потому что способ ведет к реактору мгновенного действия, по концентрации эквивалентному взрыву, но гомогенному по температуре.

982528

Таким образом можно обрабатывать материалы, очень чувствительные к температуре, обращаясь к горячим газам, тогда как обрабатываемое вещество может переносить только относительно низкие температуры. Таким образом, например, можно сушить молоко при помощи газов с темперао турой порядка 500 С, тогда как обрабатываемое вещество не должно а иметь температуру выше примерно 80.С.!О

Другим преимуществом этого способа является возможность приступать к операциям сушки и выпаривания, обращаясь к негромоздким устройствам и с очень хорошими энергетическими КПД.

Данный способ используется для концентрирования кислот, таких как серная, фосфорная, и дает возможность получить в один этап фосфорную кислоту, выраженную в Р О, превышающую 60%, т.е. практически известно получение суперфосфорной кислоты, тогда как в известных до сих пор способах вынуждены были производить это в два этапа.

Однако этот процесс концентрирования иногда становится очень затруднительным по причине загрязнений.

Так, например, в случае концентрирования осадочной серной кислоты, идущей от производства пигментов титана, он значительно затрудняется благодаря присутствию железа, которое обнаруживается при образовании 35 солей железа.

Целью изобретения является повышение эффективности процесса путем увеличения выхода конечного продукTcl ° 40

Поставленная цель достигается

t тем, что согласно способу концентрирования минеральных кислот путем диспергирования кислоты, подаваемой осевым потоком со скоростью 0,03- 45

3 м/с, тангенциальным потоком нагретого воздуха и отвода отходящих газов, производят охлаждение периферии зоны контакта жидкой и газообразной фаз.

Устройство для концентрирования минеральных кислот, содержащее корпус и сопряженную с ним в верхней части контактную головку с тангенциальным выходным патрубком и коаксиально установленными в ней перфо50

55 риронной обечайкой и осевой подводящей трубой, снабжено охладительным элементом, расположенным в месте сопряжения корпуса с контактной головкой, охладительный элемент выпол- ® нен в виде муфты из графита с циркуляционными каналами.

Предлагаемый способ-не ограничивается только случаем концентрирования серных и фосфорных кислот, а, 65 распространяется на случай хромовой кислоты, растворов для травления, листов и т.д. и всякого другого раствора, подлежащего концентрированию.

На фиг. 1 показана схема устройст,ва для осуществления предлагаемого способа, на фиг. 2 — вариант выполнения устройства; на фиг. 3 — схема контактной головки; на фиг. 4 — охладительный элемент.

Устройство включает контактную головку 1, охладительный элемент 2, корпус 3, циклон 4, бак 5, содержащий концентрируемый раствор, фильтр

6. Корпус 3 может быть выполнен в виде цилиндрической трубы 7.

Контактная головка содержит цилиндрический корпус 8, перфорированную обечайку 9, выполненную в виде усеченного конуса, осевую подводящую трубу 10 и тангенциальный патрубок 11 для газообразной фазы.

Охладительный элемент содержит муфту из графита 12 в котором устроена система охлаждения жидкостью, выполненная в виде циркуляционных каналов 13.

Б последующих примерах использована головка с внешним диаметром, равным 270 мм и высотой 120 мм, причем диаметр наибольшего сечения конической перфорированной обечайки 166 мм.

Охладительный элемент имеет внешний размер 130 мм длиной на бб мм высоты. Диаметр сечения наименьшего диаметра 24 мм, а угол при вершине конуса 90 . Охладительная жидкость состоит из воды с температурой окружающей среды, чтобы поддерживать в блоке из графита температуру порядка 70 С.

Пример 1. Концентрируют раствор чистой серной кислоты в устройстве, показанном на фиг. 1, но без охладительного элемента.

Температура входа 800 С. Воздух: температура выхода 165 С; расход воздуха 80 м /ч под давлением

3500 мм водяного столба, расход жидкости 46,5 кг/ч.

Иэ серной кислоты с процентным содержанием 23% непосредственно получают.69%-ную серную кислоту.

Пример 2. С помощью устройства,показанного на фиг.2, но без; охладительного элемента обрабатывают раствор чистой фосфорной кислоты с 25В Р О в тех же условиях входной темйературы (800 C) и расхода воздуха (80 см /ч) под давлением

350 мм водяного столба с температурой выхода 185 С и расходом жидкости. Получают кислоту с 65%, выраженных в P O6 „

Таким образом, как и предусматривает теории реорганизации для чис982528 тых кислот, полученная фосфорная кислота полностью является ортофосфорной.

Пример 3. Остаточный раствор производства пигментов Т10<, титрованный 250 г/л Н$04. и 50 г/л железа перерабатывают в устройстве, показанном на фиг. 1.

В этом случае происходит быстрое загрязнение аппаратуры.

Тогда включают охладительный элемент (согласно изобретению) поддер живаемый при 70 С.

Другие условия следующие: температура входа 850 С, воздух: температура в сода 1600СФ расход воздуха 80 м /ч под давлением 3500 мм водяного столба, расход жидкости

40 кг/ч.

Получают. раствор, содержащий

1030 r свободной Н $04 и 4 г железа на литр (либо раствор Н $04, титрованный 64% свободной кислоты). В этой операции железо легко отделяет. ся при помощи простой .декантации в виде моиогидратированного сульфата двухвалентного железа, которое осаждается при увеличении концентрации.

Пример 4. При помощи устройства, показанного на фиг. 1 и охладительного элемента при 70О С, перерабатывают раствор чистой 25%-ной фосфорной кислотой в следующих условияхг температура входа 800 С.

Воздух: температура выхода 200 С, расход воздуха 80 м /ч; расход жидкости 40 кг/ч.

Получают фосфорную кислоту с 70%

Р О, содержащую 97% кислоты в виде ортофосфорной.

Пример 5 ° Этот пример идентичен предыдущему, за исключением температуры выхода газов (250 С).

В этом случае получают кислоту с 78%

Р О -, содержащую 28% кислоты в виде ортофосфорной.

П р и и е р 6. Обрабатывают раствор серной кислоты, содержащий

200-300 г/л и $04 и 30-60 г/л железа, вводя воздух при температуре от

750 до 1050оC применяя охладительный элемент с некристаллическим веществом, поддерживаемым при температуре от 50 до 95 С, причем температура выхода газообразной фазы

150-200 С.

Преимущественно температура входа 750-1058 С, температура некристаллического вещества в охладнтельном элементе 50-95 С и температура выхода газообразной фазы 150-300 С.

Предлагаемый способ дает хорошие результаты также в случае концентрирования фосфорной кислоты, так как он позволяет получить в одну операцию концентрации выше 65% Р О ис5 ходя из 25%-ного раствора.

Таким образом, изобретение позволяет, с одной стороны концентрировать загрязненные растворы, что нельзя сделать по-другому, с другой стороны, вводить газы при повышенной температуре порядка 800ОC поддерживая при этом температуры выхода также повышенными, не рискуя повредить футеровки априори хрупкие при высокой температуре, но используемые ввиду их устойчивости к химическому действию реактивов. Таким образом, можно получить очень концентрированную фосфорную кислоту более 65% Р О

Формула изобретения

1. Способ концентрирования минеральных кислот путем диспергированйя кислоты, подаваемой осевым потоком со скоростью 0,03-3 м/с, тангенци3Q альным потоком нагретого воздуха и отвода отходящих газов, о т л и ч а- . ю шийся тем,.что, с целью повышения эффективности процесса путем увеличения выхода конечного про35 дукта, производят охлаждение периферии зоны контакта жидкой и газообразной фаз.

2. Устройство для концентрирования минеральных кислот, содержащее

40 корпус и сопряженную с ним в верхней части контактную головку с тангенциальным выходным патрубком и коаксиально установленными в ней перфорированной обечайкой и осевой подводящей трубой, о т л и ч а ющ е е с я тем, что оно снабжено охладительным элементом, расположенным в месте сопряжения корпуса с контактной головкой.

3. Устройство по п. 2, о т л и50 ч а ю щ е е с я тем, что охладительный элемент выполнен .в виде муфты иэ графита с циркуляционными каналами, Источники информации, 55 принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Франции 9 2257326, кл. В 01 F 3/00, 1975.

982528

Составитель Э. Скачкова

Редактор С. Тимохина Техред К.Иыцьо Корректор Г. Огар

Заказ,9743/80 Тирам 622 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР . по делам изобретений и открытий

113035 Москва, Ж-35, Рауиская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Уигород, ул. Проектная> 4