ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЛИНИЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ НАСЫЩЕННЫХ РАСТВОРОВ Российский патент 1995 года по МПК B01F1/00 

Изобретение относится к приготовлению насыщенных растворов, широко используемых в народном хозяйстве, а также в производстве нитратов целлюлозы.

Известна технологическая линия растворения тонкоизмельченных веществ, содержащая следующие участки, соединенные транспортными средствами:
участок приема и хранения твердого сыпучего компонента с бункером, выполненным в виде вертикального усеченного конуса открытого типа с нижним цилиндрическим выгрузочным патрубком, и дозирующим устройством шнекового типа, предназначенным для дозированной подачи сыпучего твердого компонента;
участок приготовления раствора с резервуаром и смесительным устройством. Резервуар представляет собой вертикальную цилиндрическую емкость с рубашкой и крышкой, имеющей патрубок для входа сыпучего твердого вещества. В дне имеется отверстие для выхода раствора с нерастворимыми твердыми частицами. В верхней части цилиндрического корпуса закреплена труба для подачи чистого растворителя, выходной конец которой изогнут к стенке корпуса. В средней части корпуса закреплена труба, которая изогнута ко дну по оси емкости. На определенном раcстоянии от выходного отверстия этой трубы установлен конический распыливающий диск;
участок дорастворения и участок отделения, совмещенные в одной емкости, имеющей вертикальный цилиндрический корпус с фланцем, плоское дно и цилиндрическую крышку с фланцем.

В центре плоского дна закреплен входной патрубок с разбрызгивающей пластиной, имеющей вогнутое кольцевое углубление, направленное в сторону входного патрубка. Нижняя часть емкости у плоского дна образует участок дорастворения. В средней части емкости закреплены сетки, каждая из которых имеет определенное живое сечение, образующие первую секцию (грубого) отделения нерастворенных твердых частиц от раствора. Вторая секция отделения (более тонкого отделения) включает в себя цилиндрическую крышку, внутри которой закреплен перфорированный конус, имеющий в верхней части выходное отверстие для отвода части раствора, прошедшего первую ступень отделения раствора от нерастворившихся твердых частиц. К внутренней поверхности перфорированного конуса закреплен фильтр. Цилиндрическая крышка имеет патрубок, соединенный с трубопроводом для раствора, прошедшего вторую ступень отделения.

Недостатками известной технологической линии являются прямой контакт твердого вещества с атмосферной влагой, в результате которого неизбежно укрепление твердых частиц, а возможно, и комкование. Это снижает устойчивую работу резервуара из-за забивки выходного отверстия и трубопровода. Необходима регулярная очистка или полная замена фильтра участка тонкого отделения, для чего также необходима остановка всей технологической линии. Не исключены потери твердого вещества при погрузочно-разгрузочных работах, что ведет к созданию неблагоприятного экологического фона.

Техническим эффектом изобретения является создание экологически чистой непрерывной технологической линии приготовления насыщенных растворов за счет обеспечения надежности в работе.

Техническим эффектом изобретения является также упрощение технологической линии и обеспечение охраны окружающей среды исключением потерь твердых компонентов, повышение надежности в работе.

Эффект достигается тем, что в технологической линии приготовления насыщенных растворов, содержащей размещенные по ходу технологического процесса и связанные средствами транспортирования участок приема, хранения, приготовления насыщенного раствора, участок разбавления насыщенного раствора до рабочей концентрации с разбавителем и барботером, участок смешения, участок отделения осадка, участок приема и хранения сыпучего вещества, участок приготовления насыщенного раствора, участок отделения твердого вещества от раствора выполнены в одном резервуаре-хранилище с инжекционным смесителем, а участок смешения со статистическим смесителем, при этом резервуар-хранилище выполнен в виде цилиндрической емкости с плоским дном, в которой размещены гибкое поплавковое заборное устройство, соединенное через насосы с сопловым патрубком инжекционного смесителя, другой патрубок которого соединен с источником твердого компонента, а выходной патрубок с патрубком подачи раствора резервуара-хранилища, и участком разбавления насыщенного раствора, выполненным в виде емкости с барботером, коллекторы выполнены в виде трубы с форсунками, снабженными обратным клапаном, расположены в донной части и соединены с источником воды и пара.

Статический смеситель участка смешения имеет контактную и смесительную камеры, причем сопловой патрубок контактной камеры соединен с участком разбавления насыщенного раствора. Второй патрубок, расположенный под углом к оси камеры, соединен с источником жидкого компонента, а смесительная камера имеет спиральные смесительные элементы, расположенные перед выходным патрубком.

На фиг.1 показана технологическая линия; на фиг.2 коллекторы с форсунками; на фиг. 3 разрез А-А на фиг.2; на фиг.4 разрез Б-Б на фиг.3; на фиг.5 статический смеситель, разрез.

Технологическая линия приготовления насыщенных растворов состоит из инжекционного смесителя 1, резервуара-хранилища 2, представляющего собой цилиндрический вертикальный корпус с плоским днищем и конической крышкой 3, при этом в средней части корпуса закреплено поплавковое заборное устройство 4, имеющее заборную воронку, расположенную сверху и подвешенную на определенном расстоянии на поплавке, и небольшой гибкий участок, обеспечивающий независимо от высоты уровня насыщенного раствора забор только раствора, но ни в коем случае твердых частиц. У донной части резервуара-хранилища на опорах 5 установлены чередующиеся паровые 6 и водяные 7 коллекторы с форсунками. Коллектор представляет собой корпус 8 круглого сечения, на котором снизу закреплены бобышки 9, в которых закреплены форсунки 10. Форсунка 10 представляет собой корпус 11 круглого сечения, в верхней части которого имеется резьба, нижний торец закрыт распределительной плиткой 12 с отверстиями, которые перекрыты эластичным обратным клапаном 13, этот клапан в рабочем положении опирается на направляющий конус 14. Ниже коллектора с форсунками установлен паровой змеевик 16. На конической крышке 3 имеется два патрубка один для входа раствора, поступающего из инжекционного смесителя, и второй патрубок для выхода воздуха из резервуара-хранилища в атмосферу. Резервуар-хранилище 2 поплавковым заборным устройством 4 соединен через насос 17 с инжекционным смесителем 1, а через насос 18 с разбавителем 19. Разбавитель 19 представляет собой емкость с патрубками для входа насыщенного раствора, выхода раствора рабочей концентрации; в разбавителе установлен барботер для перемешивания содержимого с помощью сжатого воздуха. Разбавитель 19 через насос 20 соединен со статическим смесителем 21, имеющим две камеры контактную 22 и статического смешения 23, при этом контактная камера сопловым патрубком 24 соединена с разбавителем 19, а вторым патрубком 25, расположенным под углом к оси камеры, с трубопроводом источника жидкого компонента, а камера статического смешения 23, представляющая корпус круглого сечения со встроенными внутрь спиральными смесительными элементами 26, выходным коническим патрубком 27 соединена с участком отделения осадка и резервным смесителем 21, предназначенным на случай аварийных ситуаций для осуществления дополнительного смешения при аварийных сбросах жидких компонентов.

Предлагаемая технологическая линия приготовления насыщенных растворов работает следующим образом.

Кальцинированная сода, поставляемая в цистерне-содовозе, выгружается из нее с помощью пневмогидротранспорта в резервуар-хранилище 2, в котором она хранится в виде суспензии моногидрата. Сначала резервуар-хранилище 2 заполняется водой; в аэролотки цистерны через клапан регулятора давления подается осушенный сжатый воздух, приводящий соду в "кипящее" состояние. В цистерне-содовозе поддерживается определенное давление.

Далее включается насос 17, подающий воду по циклу: резервуар 2 насос 17 инжекционный смеситель 1 резервуар 2.

Благодаря разрежению, создаваемому в патрубке, расположенном под углом к оси смесителя 1, сода из цистерны-содовоза транспортируется в инжекционный смеситель 1, в котором, смешиваясь с водой, частично растворяется. Образовавшаяся пульпа нагнетается в резервуар-хранилище 2, при этом транспортный воздух выбрасывается в атмосферу, выпадающий осадок накапливается в резервуаре до определенного уровня. Таким образом, после заполнения в резервуаре находятся моногидрат высотой Н и сверху насыщенный раствор соды.

Резервуар-хранилище в расходном режиме работает следующим образом.

С помощью гибкого поплавкового заборного устройства 4 насыщенный раствор насосом 18 подается в разбавитель 19, в котором готовится раствор необходимой рабочей концентрации как для нужд технологического процесса получения нитратов целлюлозы, так и для нужд станции нейтрализации отработанных технологических вод. По мере расходования насыщенного раствора из верхней части резервуара-хранилища его приготовление производится растворением моногидрата водой или паром, подаваемым в чередующиеся коллекторы с форсунками 6 и 7; вода и пар, проходя через слой моногидрата, растворяют его. С уменьшением слоя моногидрата до предельно минимального уровня от дна подачу воды и пара прекращают, производят откачку насыщенного раствора до минимального уровня, после чего этот резервуар-хранилище переводится в режим заполнения. В технологической схеме устанавливается два резервуара-хранилища, работающих попеременно: один в режиме загрузки, второй в режиме расхода, что обеспечивает непрерывность работы технологической линии в целом.

Приготовление раствора кальцинированной соды рабочей концентрации осуществляется в разбавителе 19 следующим образом.

Через клапан регулятора уровня в разбавитель 19 подается вода; в зависимости от количества подаваемой воды автоматически принимается определенное количество насыщенного раствора кальцинированной соды регулятором соотношения потоков.

При необходимости, изменяя соотношение потоков, можно изменять концентрацию приготовленного в разбавителе 19 рабочего раствора. В барботер, установленный в разбавитель 19, подается сжатый воздух для перемешивания. Из разбавителя 19 насосом 20 содовый раствор рабочей концентрации подается в сопловый патрубок 24 контактной камеры 22 статического смесителя 21, туда же через патрубок 25 поступают отработанные технологические воды, проходя камеру статического смешения, они нейтрализуются. На выходе из статического смесителя осуществляется непрерывный рН-контроль. В случае неполной нейтрализации в первом смесителе 21 или при аварийных сбросах датчики дают сигнал и происходит автоматическая подача технологических отработанных вод из первого смесителя во второй 21, в него же автоматически включается подача и содового раствора. Далее нейтрализованные отработанные воды поступают в отделитель, в котором осадок (шлам) оседает, а отделенные от шлама воды поступают на станцию перекачки и далее в городской коллектор.

Использование: в производстве нитратов целлюлозы, а также при хранении и приготовлении насыщенных рабочих растворов удобрений и других химических веществ, в других отраслях промышленности, имеющих кислые сточные воды. Сущность изобретения: технологическая линия приготовления насыщенных растворов содержит размещенные по ходу процесса и связанные средствами транспортирования участок приема, хранения соды и приготовления насыщенного содового раствора с инжекционным смесителем и резервуаром-хранилищем, участок разбавления насыщенного содового раствора, участок нейтрализации со статистическим смесителем-нейтрализатором, участок отделения осадка от нейтрализованных вод. Резервуар-хранилище выполнен в виде цилиндрической емкости, в которой размещены гибкое поплавковое заборное устройство, соединенное через насосы с инжекционным смесителем и участком разбавления, форсуночные коллекторы, расположенные в донной части и соединенные средствами подачи воды и пара, причем форсунки коллекторов имеют обратный клапан, а статический смеситель-нейтрализатор выполнен из двух камер: камеры контактной и камеры статического смешения, при этом сопловой патрубок контактной камеры соединен с участком разбавления, второй патрубок расположен под углом к оси камеры, а спиральные смесительные элементы расположены перед выходным патрубком. 1 з. п. ф-лы, 5 ил.

1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЛИНИЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ НАСЫЩЕННЫХ РАСТВОРОВ, содержащая емкость для сыпучего материала, цилиндрический резервуар для приготовления раствора, средство для отделения раствора от твердого вещества, смеситель статического типа, трубопроводы, насосы, отличающаяся тем, что она снабжена инжекционным смесителем, приемная камера которого соединена с емкостью для сыпучего материала, а выходной патрубок с резервуаром для приготовления раствора, емкостью для разбавления раствора с размещенным в ней барботером, установленной перед смесителем статического типа, коллекторами с форсунками, имеющими обратный клапан, соединенными с наконечниками подачи воды и пара, установленными в донной части резервуара для приготовления раствора, при этом дно резервуара выполнено плоским, средство для отделения раствора от твердого вещества выполнено в виде гибкого поплавкового заборного устройства, размещено в верхней части резервуара для приготовления раствора и соединено с помощью насоса с соплом инжекционного смесителя, а сопловой патрубок статического смесителя с помощью насоса соединен с выходом емкости для разбавления раствора. 2. Линия по п.1, отличающаяся тем, что смеситель статического типа имеет контактную камеру с сопловым патрубком и патрубком, расположенным под углом к оси камеры, и смесительную камеру со спиральными смесительными элементами, расположенными перед выходным патрубком смесителя.