Способ концентрирования минеральных кислот и устройство для его осуществления

(31) 7810500 (33) ФранцияОпубликовано 15.12.82. Бюллетень 46Дата опубликования описания 15.12. 82э (51) М. Кл.В 01 Е 3/00 В 01 Р 5/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(71) Заявитель Иностранная фирма(54) СПОСОБ КОНЦЕЕЕТРИРОВАНИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ КИСЛОТ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЕЦЕСТВЛЕНИЯ 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 11.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 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 такимобразом, 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 гомогенномупо температуре.Таким образом можно обрабатывать материалы, очень чувствительные к температуре, обращаясь к горячим газам, тогда как обрабатываемое вещество может переносить только относительно низкие температуры. Та ким образом, например, можно сушить молоко при помощи газов с темпераотурой порядка 500 С, тогда как обрабатываемое вещество не должноа 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 РО, 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 продукта40Поставленная цель достигается1 ътем, 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 перфо 50 55 риронной обечайкой и осевой подводящей трубой, снабжено охладительнымэлементом, расположенным в местесопряжения 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 66 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.П р и м е р 1. Концентрируютраствор чистой серной кислоты вустройстве, показанном на фиг. 1,но без охладительного элемента.Температура входа 800 С. Воздух:температура выхода 165 С; расходвоздуха 80 м/ч под давлением3500 мм водяного столба, расходжидкости 46,5 кг/ч.Иэ серной кислоты с процентнымсодержанием 23 непосредственно получают.69-ную серную кислоту,П р и м е р 2. С помощью устройства,показанного на фиг.2, но без;охладительного элемента обрабатывают раствор чистой Фосфорной кислотыс 25 Р О в тех же условиях входной темйературы (800 С) и расходавоздуха (80 см/ч) под давлением350 мм водяного столба с температурой выхода 185 С и расходом жидкости. Получают кислоту с 65, выраженных в РО,Таким образом, как и предусматривает теории реорганизации для чистых кислот, полученная фосфорнаякислота полностью является ортофосфорной,П р и м е р 3, Остаточный раствор производства пигментов Т 10титрованный 250 г/л Н ЯО 4. и 50 г/лжелеза перерабатывают в устройстве,показанном на фиг. 1.В этом случае происходит быстроезагрязнение аппаратуры.Тогда включают охладительный элемент (согласно изобретению) поддерживаемый при 70 С.Другие условия следующие: температура входа 850 фС, воздух: температура выода 1600 СФ расход воздуха 80 м/ч под давлением 3500 ммводяного столба, расход жидкости40 кг/ч.Получают. раствор, содержащий1030 г свободной НЯО 4 и 4 г железана литр (либо раствор НЯО 4, титрованный 64 свободной кислоты). Вэтой операции железо легко отделяет. ся при помощи простой декантациив виде моиогидратированного сульфата двухвалентного железа, котороеосаждается при увеличении концентрации.П р и м е р 4. При помощи устройства, показанного на Фиг. 1 иохладительного элемента при 70 ОС,перерабатываютраствор чистой 25-нойФосфорной 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 70Р О, содержащую 97 кислоты в видеортофосфорной.П р и м е р 5Этот пример идентичен предыдущему, за исключениемтемпературы выхода газов (250 С).В этом случае получают кислоту с 78Р О , содержащую 28 кислоты в видеортофосфорной,П р и и е р 6. Обрабатываютраствор серной кислоты, содержащий200-300 г/л Н ЯО, и 30-60 г/л железа, вводя воздух при температуре от750 до 1050 оС, применяя охладительный элемент с некристаллическим веществом, поддерживаемым при температуре от 50 до 95 С, причем температура выхода газообразной фазы150-200 С.Преимущественно температура входа 750-1050 фС, температура некрис таллического 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 исходя из 25-ного раствора.Таким образом, изобретение позволяет, с одной стороныконцентрировать загрязненные растворы, что нельзя сделать по-другому, с другой стороны, вводить газы при повышенной температуре порядка 800 ОС, 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 5 1 О 15 20 Формула изобретения 25 1. Способ концентрирования минеральных кислот путем диспергированиякислоты, подаваемой осевым потокомсо скоростью 0,03-3 м/с, тангенци 3 О альным потоком нагретого воздуха иотвода отходящих газов, о т л и ч аю щ и й с я тем,.что, с целью повышения эффективности процесса путем увеличения выхода конечного проЗ 5 дукта, производят охлалсцение периферии зоны контакта жидкой и газообразной фаз.2, Устройство для концентрирования минеральных кислот, содержащеекорпус и сопряженную с ним в верхней части контактную головку с тангенциальным выходным патрубком икоаксиально установленными в нейперфорированной обечайкой и осевойподводящей трубой, о т л и ч а ю 45 щ е е с я тем, что оно снабженоохладительным элементом, расположенным в месте сопряжения корпуса сконтактной головкой.3. Устройство по п. 2, о т л и 50 ч а ю щ е е с я тем, что охладительный элемент выполнен .в виде муфтыиэ графита с циркуляционными каналамиеИсточники информации,55 принятые во внимание при экспертизе1. Патент Франции Р 2257326,кл, В 01 Р 3/00, 1975, 982528