СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ДЕМЕРКУРИЗАЦИИ РТУТЬСОДЕРЖАЩИХ МАТЕРИАЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ Российский патент 2001 года по МПК C22B43/00 

Описание патента на изобретение RU2171304C1

Изобретение относится к области переработки ртутьсодержащих материалов и, в частности, может быть использовано для отгонки ртути из цинкового цементата перед его плавкой.

Известна обжиговая установка для переработки ртутьсодержащих материалов (А. с. N 1708902, М.Кл.7 C 22 B 43/00, опубл. БИ 4, 1992 г.), содержащая обжиговую печь, где идет окислительный обжиг с отгонкой ртути в газовую фазу. Газы с ртутью поступают в пылеулавливающее устройство (циклон), откуда часть проходит через патрубок и бункер-питатель вместе с шихтой в обжиговую печь, а часть уносится на системы конденсации.

Недостатком этой системы является наличие выбросов, содержащих пары ртути в атмосферу.

Известно также устройство для извлечения ртути из отходов, содержащих пластмассу (патент РФ N 1466665, М. Кл.7 C 22 В 43/00, опубл. БИ 10, 1989 г. ), включающее емкость с отходами, помещенную в камеру нагрева, в которую входит патрубок для подачи инертного газа. Устройство содержит также камеру для сожигания отходов и две охлаждающие ловушки, в которых происходит улавливание и вывод ртути.

Недостатком этой системы является также наличие значительного количества выбросов ртути.

Известен способ термической демеркуризации загрязненных ртутью материалов и устройство для его осуществления, принятый за прототип (патент РФ N 1838440, М.Кл.7 C 22 В 43/00, опубл. БИ 32, 1993 г.). Способ включает нагрев материалов, дистилляцию паров ртути и улавливание ее в низкотемпературной ловушке, а откачку газов из камеры ведут при молекулярном режиме течения паров ртути в ловушке за счет регулирования величины потока, поступающего в ловушку газа. Устройство для осуществления этого способа содержит камеру для обрабатываемого материала с нагревателем, низкотемпературную ловушку, вакуумный насос, вакуумные магистрали с вентилями и датчик давления.

Недостатком этого способа и устройства является также наличие значительного количества ртути в выбросах в атмосферу.

Задача изобретения заключается в уменьшении выбросов паров ртути в атмосферу.

Задача решается тем, что в способе термической демеркуризации ртутьсодержащих материалов, включающем нагрев материала, дистилляцию ртути и конденсацию ее паров в охлаждаемой ловушке, согласно изобретению, дистилляцию ртути и конденсацию ее паров ведут в потоке инертного газа, циркулирующего по замкнутому контуру газового потока. Технический результат в устройстве достигается за счет того, что устройство для термической демеркуризации ртутьсодержащих материалов, включающее связанные магистральными трубопроводами с вентилями емкость с обрабатываемым материалом, нагреватель, ловушку, насос, согласно изобретению снабжено струйным насосом, расположенным перед ловушкой, выполненной в виде сепаратора с брызгоотделителем, и теплообменником, связанным со струйным насосом и сепаратором через насос, причем все элементы устройства образуют два замкнутых контура: контур газового потока, включающий струйный насос, сепаратор, нагреватель, емкость с обрабатываемым материалом и контур жидкой фазы, включающий сепаратор, насос, теплообменник, струйный насос.

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлена схема демеркуризации цинкового цементата.

В способе реализован принцип перегонки в токе инертного газа. В качестве инертного газа используют газ, не вступающий в химические реакции с ртутью в условиях процесса термической демеркуризации. Испарение ртути происходит в поток горячего инертного газа. В предлагаемом устройстве инертный газ циркулирует по замкнутому контуру газового потока, а жидкая фаза циркулирует по замкнутому контуру жидкой фазы.

Устройство содержит вертикальную цилиндрическую емкость с обрабатываемым материалом - реторту 1, снабженную герметичной крышкой. Внутри корпуса реторты 1 вставлен термос 2, в котором установлена кассета 3 с тарелками 4, заполняемыми цинковым цементатом 5. Устройство также включает электрический нагреватель 6, струйный насос 7 для обеспечения циркуляции газовой фазы, центробежный насос 8, ловушку для отбора ртути, выполненную в виде сепаратора 9 с брызгоотделителем 10, расположенным в его верхней части, теплообменник 11, связанный со струйным насосом 7 и с сепаратором 9 через центробежный насос 8. На выходе устройства расположен адсорбер 12, предназначенный для поглощения паров ртути из газовой фазы, который используется только при продувке газового объема устройства воздухом перед выгрузкой кассеты. В нижней части сепаратора 9 имеются выходы со штуцерами, выход 13 - для циркуляции жидкой фазы, 14 - для периодического слива ртути, 15 - для периодического слива воды. Все элементы устройства связаны магистральными трубопроводами для передачи жидкой и газовой фаз с вентилями 16, 17, 18, 19, 20.

Инертный газ циркулирует по замкнутому контуру газового потока: струйный насос 7 - сепаратор 9 - вентиль 17 - нагреватель 6 - реторта 1 - струйный насос 7. Жидкая фаза циркулирует по замкнутому контуру жидкой фазы: сепаратор 9 - центробежный насос 8 - вентиль 16 - теплообменник 11 -струйный насос 7 - сепаратор 9.

Работа в устройстве по способу осуществляется следующим образом. Цинковый цементат 5 загружают в тарелки 4, которые собирают в кассету 3 и устанавливают в реторту 1. Включают центробежный насос 8, который подает жидкую фазу (воду) в теплообменник 11 и затем - в струйный насос 7. Струйный насос осуществляет циркуляцию инертного газа в устройстве.

В режиме отгонки ртути открыт вентиль 17, а вентили 18, 19, 20 - закрыты. Поток инертного газа (воздуха), подогретый до 600 - 700oC в нагревателе 6, поступает в реторту 1, где обтекает все слои тарелок с цементатом. Из реторты газовый поток, содержащий пары ртути, эжектируется струйным насосом 7 и инжектируется в сепаратор 9, при этом происходит увеличение давления газовой фазы. В струйном насосе 7 происходит интенсивное взаимодействие парогазовой и жидкой фаз. В результате охлаждения пары ртути конденсируются, и в сепараторе 9 происходит разделение газовой и жидкой фаз. Жидкая фаза из сепаратора 9 через выход 13 центробежным насосом 8 подается сначала в теплообменник 11, а затем - в струйный насос 7. В теплообменнике жидкая фаза движется в межтрубном пространстве и охлаждается водопроводной водой, проходящей в трубном пространстве. Поток инертного газа проходит брызгоотделитель 10, где отделяется от капельной влаги и направляется в электронагреватель 6 и оттуда возвращается в реторту 1.

В режиме охлаждения реторты 1 циркуляция инертного газа осуществляется по сокращенному контуру: струйный насос 7 - сепаратор 9 - вентиль 18 - реторта 1 - струйный насос 7. Вентили 17,19 и 20 - закрыты. При использовании сокращенного контура инертный газ из сепаратора 9 не проходит через электронагреватель 6, что позволяет сохранить в нем достаточно высокую температуру, в то время когда реторта охлаждается.

Охлаждение электронагревателя происходит, в этом случае только за счет тепловых потерь через теплоизоляцию.

Ртуть накапливается в нижней части сепаратора 9 и периодически сливается через выход 14, а через выход 15 осуществляют периодический слив воды. Выделение брызг из газовой фазы осуществляется брызгоотделителем 10, уловленная жидкость возвращается в нижнюю часть сепаратора 9. Регулирование расхода инертного газа производят вентилем 16 посредством изменения расхода и давления жидкой фазы на входе в струйный насос 7.

После завершения отгонки ртути отключают электронагреватель 6 и охлаждают цементат в реторте инертным газом, циркулирующим по сокращенному контуру. Перед выгрузкой кассеты 3 из реторты осуществляют продувку газового объема устройства воздухом через адсорбер 12, благодаря чему газы, выбрасываемые в атмосферу, дополнительно очищаются от паров ртути и других вредных веществ. Воздух подают в устройство посредством вентиля 19. Подачу сбросных газов осуществляют в адсорбер вентилем 20. В режиме продувки вентили 17 и 18 закрыты.

В течение основного периода работы какие-либо выбросы отсутствуют, поскольку инертный газ и жидкая фаза циркулируют по герметичным замкнутым контурам. Небольшой поток воздуха, который отводится в атмосферу в период продувки устройства, направляется в угольный адсорбер 12, где происходит его очистка от паров ртути и других вредных веществ.

Таким образом, предложенное изобретение позволяет практически устранить выбросы ртути в атмосферу.

Похожие патенты RU2171304C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ СБОРА РТУТИ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ КАМЕРЕ УСТАНОВКИ МОЛЕКУЛЯРНО-ЛУЧЕВОЙ ЭПИТАКСИИ И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 1993
  • Блинов В.В.
  • Дворецкий С.А.
  • Сидоров Ю.Г.
RU2071985C1
СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ПОЛУЧЕНИЯ ЦЕМЕНТАТА ДРАГОЦЕННЫХ МЕТАЛЛОВ 2011
  • Ковалев Василий Николаевич
  • Горбенко Андрей Николаевич
  • Новиков Андрей Викторович
  • Аксенов Борис Васильевич
  • Воробьев-Десятовский Николай Владимирович
  • Агапов Игорь Александрович
  • Трошина Ольга Николаевна
RU2478723C1
СПОСОБ ОЧИСТКИ КРИОАГЕНТА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 1999
  • Беляков В.В.
  • Краковский Б.Д.
  • Мартынов В.А.
  • Сергеев И.И.
  • Удут В.Н.
  • Шубин Г.С.
RU2159401C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДЕГАЗАЦИИ ЖИДКОСТИ 1999
  • Бельцер В.Р.
RU2155626C1
СПОСОБ ДЕМЕРКУРИЗАЦИИ ИЗДЕЛИЙ, СОДЕРЖАЩИХ РТУТЬ 1995
  • Бебелин И.Н.
  • Беляева Л.Б.
  • Данилкин В.И.
  • Пузанова Н.В.
  • Семенов И.Ю.
RU2083709C1
СПОСОБ ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ СВАРКИ ПОГРУЖЕННЫМ НЕПЛАВЯЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ 2000
  • Астафьев А.Г.
RU2182061C2
СПОСОБ УТИЛИЗАЦИИ РТУТЬСОДЕРЖАЩИХ ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫХ ЛАМП 2004
  • Трунин Евгений Борисович
  • Родионов Сергей Викторович
  • Мамушкин Александр Анатольевич
RU2281311C2
СПОСОБ РАФИНИРОВАНИЯ ГАЛЛИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 1995
  • Лаврова О.В.
  • Мартынов П.Н.
  • Сысоев Ю.М.
RU2082798C1
СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ ВОДЫ ИЗ МОЧИ НА БОРТУ КОСМИЧЕСКОГО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 1992
  • Бобе Л.С.
  • Бочаров С.С.
  • Гуровский Д.Н.
  • Комолов В.В.
  • Лапухин В.А.
  • Леонов В.А.
  • Новиков В.М.
  • Пинский Б.Я.
  • Протасов Н.Н.
  • Самсонов Н.М.
  • Синяк Г.С.
  • Синяк Ю.Е.
  • Соломахина Н.М.
  • Фарафонов Н.С.
  • Шипаев В.Н.
RU2046080C1
СПОСОБ ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ РТУТЬСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ 2002
  • Мосин А.А.
  • Борбат В.Ф.
  • Мухин В.А.
RU2209695C1

Реферат патента 2001 года СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ДЕМЕРКУРИЗАЦИИ РТУТЬСОДЕРЖАЩИХ МАТЕРИАЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ

Изобретение относится к переработке ртутьсодержащих материалов и, в частности, может быть использовано для отгонки ртути из цинкового цементата. Способ характеризуется тем, что отгонку ртути ведут в циркулирующем потоке инертного газа по замкнутому контуру. Устройство для реализации этого способа, содержащее емкость с обрабатываемым материалом, нагреватель, ловушку и насос, дополнительно снабжено струйным насосом, расположенным перед ловушкой, выполненной в виде сепаратора с циклоном, и теплообменником, связанным со струйным насосом и сепаратором через насос, причем все элементы устройства образуют два замкнутых контура: контур газового потока, включающий струйный насос, сепаратор, нагреватель и емкость с обрабатываемым материалом, контур жидкой фазы, включающий сепаратор, насос, теплообменник, струйный насос. Благодаря такому решению практически полностью устраняются выбросы ртути в атмосферу. 2 с.п.ф-лы, 1 ил.

Формула изобретения RU 2 171 304 C1

1. Способ термической демеркуризации ртутьсодержащих материалов, включающий нагрев материала, дистилляцию ртути и конденсацию ее паров в охлаждаемой ловушке, отличающийся тем, что дистилляцию ртути и конденсацию ее паров ведут в потоке инертного газа, циркулирующего по замкнутому контуру газового потока. 2. Устройство для термической демеркуризации ртутьсодержащих материалов, содержащее связанные магистральными трубопроводами с вентилями емкость с обрабатываемым материалом, нагреватель, ловушку, насос, отличающееся тем, что оно снабжено струйным насосом, расположенным перед ловушкой, выполненной в виде сепаратора с брызгоотделителем, и теплообменником, соединенным со струйным насосом и сепаратором через насос, при этом струйный насос, сепаратор, нагреватель и емкость с обрабатываемым материалом связаны с образованием замкнутого контура газового потока, а сепаратор, насос, теплообменник и струйный насос - с образованием контура жидкой фазы.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2001 года RU2171304C1

Способ термической демеркуризации загрязненных ртутью материалов и устройство для его осуществления 1991
  • Альперт Владислав Анатольевич
  • Пикин Александр Иванович
SU1838440A3
СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ДЕМЕРКУРИЗАЦИИ ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫХ ЛАМП И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 1995
  • Степанов В.Г.
  • Ванак П.В.
  • Винокуров В.И.
  • Кон Ф.И.
  • Нусберг Р.Ю.
  • Черный М.С.
RU2087572C1
СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ФОТОТЕРАПИИ 1989
  • Яхно Т.А.
  • Гладкова Н.Д.
  • Новиков В.Ф.
  • Шибалова М.Б.
RU2018830C1
US 4344793, 17.08.1982
US 5529605, 25.06.1996.

RU 2 171 304 C1

Авторы

Ковалев В.Н.

Горбенко А.Н.

Тимофеев В.Н.

Тен В.В.

Даты

2001-07-27Публикация

2000-09-15Подача