УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЙОДАТА КАЛИЯ Российский патент 2003 года по МПК C01B9/00 

Изобретение относится к химической промышленности, точнее к оборудованию, используемому для переработки природного минерального сырья, а именно к установке для получения йодата калия.

Изобретение предназначено для применения на предприятиях химической промышленности и химического машиностроения при производстве агрегатов и устройств для получения минеральных солей, а именно йодата калия.

Известно, что для получения различных солей применяют выпарные аппараты, осуществляющие выпаривание расплавленного раствора за счет подаваемого на стенки аппарата водяного пара (А.Н. Плановский и др. "Процессы и аппараты химической технологии", 1969 г. , Москва, Изд. "Химия", стр.358-360). Подобные выпарные аппараты содержат корпус с отверстием для подачи исходных компонентов и с отверстием для вывода продуктов реакции, а также систему подачи нагревающего агента (например, водяного пара) на стенки корпуса выпарного аппарата.

Нагревание выпариваемого раствора осуществляют за счет передачи тепла через стенку корпуса, разделяющую нагревающий агент и исходный раствор.

Как правило, выпарной аппарат дополняют устройством для кристаллизации жидких растворов (А.Н. Плановский и др. "Процессы и аппараты химической технологии", 1969 г., Москва, Изд. "Химия", стр.514, 518, 519), в котором имеется корпус со средством для перемешивания компонентов. При этом кристаллизацию осуществляют путем охлаждения корпуса через его стенку посредством охлаждающей жидкости.

Однако с помощью подобной системы "выпарной аппарат - кристаллизатор" не удается получить йодат калия в твердом состоянии. Поэтому подобные системы часто дополняют фильтрами различного типа, например патронными фильтрами или нутч-фильтрами, которые используют для сгущения осадка по окончании фильтрации (А. Н. Плановский и др., "Процессы и аппараты химической технологии", 1969 г. , Москва, Изд. "Химия", стр.258, 267, 269). Кроме того, подобные системы часто снабжают отстойниками или сгустителями раствора соли периодического или непрерывного действия, например в виде бассейнов со средствами для перемешивания или без них (А.Н. Плановский и др. "Процессы и аппараты химической технологии", 1969 г., Москва, изд. Химия", стр.246-249), а также узлами просушки сырого готового продукта различных типов, например, камерными сушилками (А.Н. Плановский и др. "Процессы и аппараты химической технологии", 1969 г. , Москва., Изд. "Химия", стр.765), дополняемыми столами для фасовки готовой продукции.

Но несмотря на столь широкий ассортимент аппаратов и устройств для проведения процессов выпаривания, охлаждения, фильтрации, осаждения, сушки, фасовки, отсутствует установка, позволяющая получить йодат калия с низким содержанием влаги, а также осуществить получение, сушку и фасовку йодата калия в одной установке без использования ручного труда.

В основу изобретения положена задача создания установки для получения йодата калия с такой конструкцией, которая позволяла бы осуществлять получение йодата калия из исходных компонентов, его просушивание и фасовку с минимальными трудовыми затратами при увеличении количества готовой продукции и повышении ее качества без дополнительных стадий по очистке готового продукта.

Поставленная задача решена тем, что в установку для получения йодата калия, содержащую по меньшей мере один реактор-кристаллизатор, сообщенный с источниками пара, воды и сжатого воздуха, имеющий входное и выходное отверстия для поступления исходных компонентов и для вывода продуктов реакции соответственно и снабженный средством для перемешивания, согласно изобретению введены электролизер, имеющий по меньшей мере два входных и выходное отверстия и сообщенный своим первым входным отверстием с выходным отверстием реактора-кристаллизатора, фильтр очистки, сообщенный с выходным отверстием электролизера, кристаллизатор, имеющий два входных и два выходных отверстия, сообщенный с фильтром очистки первым входным отверстием и с электролизером вторым выходным отверстием, и нутч-фильтр, сообщенный с первым выходным отверстием реактора-кристаллизатора и с электролизером через кристаллизатор и фильтр тонкой очистки.

Целесообразно, чтобы установка для получения йодата калия согласно изобретению содержала по меньшей мере одно дозирующее средство, сообщенное с реактором-кристаллизатором.

Допустимо, чтобы в установке для получения йодата калия согласно изобретению имелся бы реактор-сборник маточного раствора, сообщенный с реактором-кристаллизатором, и второе дозирующее средство-мерник маточного раствора, сообщенное с реактором-сборником маточного раствора, реактором-кристаллизатором и нутч-фильтром посредством вентильного узла.

Возможно, чтобы в установке для получения йодата калия согласно изобретению имелся бы узел просушки и фасовки готовой продукции, сообщенный с нутч-фильтром.

Предлагаемая установка для получения йодата калия позволяет осуществить получение йодата калия из исходных компонентов, его просушивание и фасовку, то есть позволяет получить йодат калия с низким содержанием влаги без дополнительной просушки, с минимальными трудозатратами и без применения ручного труда.

Это и другие преимущества изобретения станут ясны из следующего подробного описания примера его выполнения со ссылками на прилагаемый чертеж, где схематично изображена установка для получения йодата калия, выполненная согласно изобретению.

Предлагаемая установка для получения йодата калия содержит реактор-кристаллизатор 1 для приготовления электролита, который выполнен, например, в виде сосуда цилиндрической формы из ниобия объемом, например, десять кубических метров. Реактор-кристаллизатор 1 сообщен с источниками пара и воды (на чертеже обозначены линиями "а", "b" подачи пара и воды соответственно). При этом реактор-кристаллизатор 1 имеет первое входное отверстие с патрубком 2 для подачи исходных компонентов (йода, едкого калия (КОН) и дистиллата), второе входное отверстие с патрубком 3, сообщенным с источником сжатого воздуха (на чертеже обозначено линией "с"), и третье входное отверстие с патрубком 4, сообщенным со средством подачи конденсата (на чертеже обозначено линией "е" подачи конденсата). Кроме того, реактор-кристаллизатор 1 имеет первое выходное отверстие со штуцером 5 для вывода продукта химической реакции и второе выходное отверстие с патрубком 6, сообщенным со средством вакуумирования (на чертеже обозначено линией "d").

Реактор-кристаллизатор 1 снабжен средством 7 для перемешивания исходных компонентов (например, пропеллерного типа) и рубашкой 8 системы подачи пара и воды.

Предлагаемая установка для получения йодата калия содержит также электролизер 9. Нагрев и поддержание необходимой температуры в электролите в процессе электролиза осуществляется с помощью пара. Электролизер 9 имеет первое входное отверстие 10, сообщенное со штуцером 5 выходного отверстия реактора-кристаллизатора 1, и выходное отверстие 11 для вывода продукта электролиза - раствора йодата калия.

Установка для получения йодата калия содержит фильтр 12 очистки раствора йодата калия и кристаллизатор 13.

Кристаллизатор 13 сообщен с источником сжатого воздуха (на чертеже обозначено линией "с") и средством вакуумирования (на чертеже обозначено линией "d"). Кристаллизатор 13 имеет первое входное отверстие с патрубком 14 для поступления компонентов химической реакции и второе входное отверстие с патрубком 15 для сообщения с источником сжатого воздуха (на чертеже обозначено линией "с").

Электролизер 9 сообщен через выходное отверстие 11 с фильтром 12 очистки раствора йодата калия. Фильтр 12 очистки связан с патрубком 14 первого входного отверстия кристаллизатора 13, предназначенного для поочередного выпаривания и охлаждения раствора йодата калия. Таким образом осуществляется сообщение между электролизером 9 и кристаллизатором 13 через выходное отверстие 11 и фильтр 12 очистки.

Кристаллизатор 13 имеет первое выходное отверстие с патрубком 16, сообщенное со средством вакуумирования (на чертеже обозначено линией "d") и второе выходное отверстие со штуцером 17 для вывода продуктов кристаллизации. Кроме того, кристаллизатор 13 снабжен рубашкой 18 системы подачи пара и воды и имеет средство 19 перемешивания, например, пропеллерного типа.

Установка для получения йодата калия имеет вентиль 20, установленный на втором выходе кристаллизатора 18, и нутч-фильтр 21, предназначенный для окончательной очистки готового продукта.

Второе выходное отверстие со штуцером 17 кристаллизатора 13, предназначенное для вывода продуктов кристаллизации, через вентиль 20 и нутч-фильтр 21 сообщается с узлом 22 конечного просушивания продуктов кристаллизации. Узел 22 конечного просушивания снабжен рабочим столом 23 для фасовки готового продукта. Кроме того, второе выходное отверстие кристаллизатора 13 через штуцер 17 и второй вентиль 24 сообщено со вторым входным отверстием 25 электролизера 9.

Установка для получения йодата калия содержит также по меньшей мере одно дозирующее средство 26, предназначенное для дозированной подачи конденсата в реактор-кристаллизатор 1.

Кроме того, установка содержит реактор-сборник 27 маточного раствора (маточника), выполненный аналогично описанному выше реактору-кристаллизатору 1 и имеющий средство 28 для перемешивания маточного раствора и рубашку 29 системы подачи пара и воды. Реактор-сборник 27 маточного раствора имеет первое входное отверстие с патрубком 30, который сообщен с источником сжатого воздуха (линия "с"), второе входное отверстие с патрубком 31 и первое выходное отверстие с патрубком 32, который сообщен со средством вакуумирования (линия "d").

Установка содержит также мерник 33 очищенного раствора. Нутч-фильтр 21 через мерник 33 очищенного раствора и вентильный узел "А" сообщен с патрубком 31 второго входного отверстия реактора-сборника 27 маточного раствора и с патрубком 34 четвертого входного отверстия реактора-кристаллизатора 1. Стенки реактора-сборника 27 маточного раствора, как было сказано выше, окружены рубашкой 29, связанной с источниками пара и воды (линии "а", "в" соответственно).

Кроме того, установка для получения йодата калия имеет трубчатый фильтр 35, а реактор-сборник 27 маточного раствора имеет второе выходное отверстие со штуцером 36, которое через трубчатый фильтр 35 сообщено с патрубком 37 пятого входного отверстия реактора-кристаллизатора 1.

Установка для получения йодата калия работает следующим образом. В реактор-кристаллизатор 1 подают поочередно исходные компоненты - сначала через патрубок 2 первого входного отверстия едкий калий (КОН), например, в количестве 24 кг и затем через первое дозирующее средство 26 и патрубок 4 третьего входного отверстия - конденсат в количестве, например, 300 литров. Компоненты перемешивают в течение 15 минут до полного растворения щелочи. В полученный раствор порциями при перемешивании добавляют через патрубок 2 первого входного отверстия йод мелкокристаллический. Раствор перемешивают в течение 0,5 часа для более полного прохождения химической реакции. Полученный электролит, содержащий калий йодноваткислый, подают через штуцер 5 в первое отверстие 10 электролизера 9. Как известно, калий йодноватокислый является малорастворимой солью, поэтому электролитический процесс его получения сводится к его образованию в растворе при температуре не менее 80 градусов Цельсия с суммарной концентрацией J⁺⁵ в растворе не более 120 г/л. С помощью пара, подаваемого на полые электроды (на чертеже не показаны) электролизера 9, осуществляется нагрев и поддержание необходимой температуры в ходе электролиза. В ходе процесса осуществляют отбор проб для анализа электролита. После окончания электролиза продукт электролиза раствор йодата калия - поступает в фильтр 12 очистки, на стенки которого подается пар. В ходе фильтрации раствор йодата калия очищается от механических примесей. В качестве фильтрующего материала используют, например, фильтровальную бумагу и бязь. Продукт электролиза проходит через фильтр 12 и подается в кристаллизатор 13, где за счет первоначального упаривания достигается повышение концентрации йодата калия в растворе. Затем раствор охлаждают до температуры 20-25 градусов Цельсия и в кристаллизаторе 13 кристаллизуется йодат калия. Заметим, что процесс кристаллизации происходит при постоянном перемешивании. Готовый продукт - раствор йодата калия с большей его концентрацией через вентиль 20 подают в нутч-фильтр 21 для отделения йодата калия от маточного раствора. В нутч-фильтре 21 осуществляется промывка йодата калия от маточного раствора посредством конденсата, который подается через первое дозирующее средство 26, штуцер 5 и вентильный узел "В". Промывку осуществляют в несколько приемов при постоянном перемешивании. Сырой готовый продукт подают в узел 22 просушки и затем на фасовочный стол 23 для фасовки готовой продукции.

Маточный раствор из нутч-фильтра 21 через второе дозирующее средство 33 поступает посредством вентильного узла "А" или в реактор-сборник 27 маточного раствора или (по мере накопления маточного раствора) в реактор-кристаллизатор 1, куда он может поступать также через штуцер 36 выходного отверстия реактора-сборника 27 маточного раствора, трубчатый фильтр 35 и пятое входное отверстие с патрубком 37, после чего процесс получения йодата калия повторяется описанным выше способом.

Предлагаемая установка для получения йодата калия позволяет получить йодат калия, его просушивание и фасовку с минимальными трудовыми затратами при увеличении количества готовой продукции с содержанием чистого вещества более 99,5% и повышении ее качества без дополнительных стадий по очистке готового продукта, не прибегая к ручному труду.

Предлагаемая установка для получения йодата калия может быть создана на предприятиях химического машиностроения.

Установка для получения йодата калия содержащая реактор-кристаллизатор, сообщенный с источниками пара, сжатого воздуха и воды, имеющий входное и выходное отверстия для подачи исходных компонентов и для вывода продуктов реакции и снабженный средством для перемешивания, электролизер, имеющий два входных и одно выходное отверстия и сообщенный первым входным отверстием с выходным отверстием реактора-кристаллизатора, фильтр очистки, сообщенный с выходным отверстием электролизера, кристаллизатор, имеющий два входных и два выходных отверстия, сообщенный с фильтром очистки первым входным отверстием и с электролизером вторым выходным отверстием, и нутч-фильтр, сообщенный с первым выходным отверстием реактора-кристаллизатора и с электролизером через кристаллизатор и фильтр очистки. Изобретение обеспечивает выполнение установки для получения йодата калия из исходных компонентов, его просушивание и фасовку с минимальными трудовыми затратами при увеличении количества готовой продукции и повышении ее качества без дополнительных стадий по очистке готового продукта. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Установка для получения йодата калия, содержащая реактор-кристаллизатор, сообщенный с источниками пара, воды и сжатого воздуха, имеющий входное и выходное отверстия для подачи исходных компонентов и для вывода продуктов реакции, соответственно, и снабженный средством для перемешивания, отличающаяся тем, что она содержит электролизер, имеющий по меньшей мере два входных и одно выходное отверстия и сообщенный первым входным отверстием с выходным отверстием реактора-кристаллизатора, фильтр очистки, сообщенный с выходным отверстием электролизера, кристаллизатор, имеющий два входных и два выходных отверстия, сообщенный с фильтром очистки первым входным отверстием и с электролизером вторым выходным отверстием, и нутч-фильтр, сообщенный с первым выходным отверстием реактора-кристаллизатора и с электролизером через кристаллизатор и фильтр очистки. 2. Установка для получения йодата калия по п. 1, отличающаяся тем, что она содержит по меньшей мере одно дозирующее средство, сообщенное с реактором-кристаллизатором. 3. Установка для получения йодата калия по п. 2, отличающаяся тем, что она содержит реактор-сборник маточного раствора, сообщенный с реактором-кристаллизатором, и второе дозирующее средство-мерник маточного раствора, сообщенное с реактором-сборником маточного раствора, реактором-кристаллизатором и нутч-фильтром посредством вентильного узла. 4. Установка для получения йодата калия по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что она содержит узел просушки и фасовки готовой продукции, сообщенный с нутч-фильтром.