СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЖИДКОГО СТЕКЛА ИЗ СИЛИКАТА НАТРИЯ Российский патент 2013 года по МПК C01B33/32 

Изобретение относится к области производственных технологий получения жидкого стекла, а именно к способам растворения силиката натрия в воде, применяемого в качестве вяжущего, добавки или реагента в строительной, нефтедобывающей и других отраслях производственной деятельности.

Известен способ получения жидкого стекла и реактор для получения жидкого стекла (патент РФ №2134664, 1998), включающий предварительное измельчение силикатов, смешение их с водой при нагревании, последующее измельчение силикатов гидроакустическим воздействием, после гидроакустического воздействия осуществляют циркуляцию воды и реакционной массы с одновременным воздействием микроволновым полем с плотностью энергии 0,3-0,8 кВт/см². Жидкое стекло получают в реакторе для растворения силикатов, содержащем корпус, системы термостатирования и перемешивания, люк и патрубки, снабженный циркуляционной системой в виде гидроакустического насоса и труб.

Недостатком данного способа являются трудоемкий технологический процесс, использование дополнительных источников теплоты.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ получения жидкого стекла из силиката натрия (патент РФ №2283276, 2004), включающий взаимодействие принудительно циркулируемого в замкнутом контуре водосодержащего потока со скоростью от 80 до 170 м/с с потоком расплава силиката натрия с силикатным модулем 2,3-3,7, обогащение циркулируемого водосодержащего потока силикатом натрия до заданной концентрации и образование потока силикатосодержащего полупродукта. Температуру циркулируемого в замкнутом контуре силикатосодержащего полупродукта обеспечивают от 90°С до 105°С.

Недостатками данного способа являются: применение дополнительных устройств с большими энергозатратами для обеспечения скорости потока 80-170 м/с.

Техническая задача заключается в уменьшении энергозатрат на процесс растворения силиката натрия в воде.

Технический эффект, получаемый при решении технической задачи, состоит в использовании теплоты расплава силиката натрия на процесс растворения расплава в воде, полезное использование производимого при этом пара на внешнее использование, например на химводоочистку.

Указанный технический эффект достигается тем, что в известном способе получения жидкого стекла из силиката натрия, включающем взаимодействие в замкнутом контуре, содержащем плавильный агрегат и автоклав, водосодержащего потока с потоком расплава силиката натрия с силикатным модулем 2,0-3,5, согласно изобретению, поступление потока расплава силиката натрия в автоклав с водой осуществляют путем открытия затвора плавильного агрегата, расположенного над автоклавом, затем интенсифицируют процесс растворения с помощью мешалки, а образовавшийся пар отводят по трубопроводу на внешнее использование.

Способ получения жидкого стекла осуществляется с использованием теплоты расплава силиката натрия. Растворимый силикат натрия производится в плавильном агрегате, затем полученный расплав с силикатным модулем 2,0-3,5 с температурой до 1400-1500°С в необходимом количестве подается через загрузочный люк в автоклав, частично заполненный холодной водой, которая нагревается и частично испаряется, и образовавшийся пар сбрасывается через предохранительный клапан, откуда направляется на полезное внешнее использование. В автоклаве установлена мешалка для интенсификации растворения силиката натрия в воде. Корпус, крышка, днище автоклава снаружи снабжены теплоизоляцией.

В настоящее время весьма затруднительно проведение опытных исследований и сбора экспериментальных данных по предлагаемому способу получения жидкого стекла. Результаты процесса растворения расплава силиката натрия в воде получены путем выполнения тепловых, материальных и конструктивных расчетов, показывающих возможность осуществления данного способа получения жидкого стекла.

Предлагаемый способ получения жидкого стекла из силиката натрия исключает важную статью потери тепла с охлаждением расплава силиката натрия, после выпуска его из плавильного агрегата. Способ не требует дополнительного источника теплоты для нагрева силиката натрия и воды. Растворение осуществляется за счет теплоты расплава силиката натрия, в процессе которого также образуется пар, направляемый на полезное внешнее использование, например химводоподготовка. Вышеперечисленное приводит к повышению энергетической эффективности процесса получения жидкого стекла.

Расчетным путем определено, что на одноразовую загрузку в стационарный автоклав объемом 6,3 м³, для получения 5000÷5600 кг жидкого стекла с силикатным модулем 2,0÷3,5 предлагаемым способом растворения расплава силиката натрия в воде необходимо затратить количества теплоты на 23,8% меньше в сравнении с традиционным способом получения жидкого стекла путем растворения охлажденного силиката натрия в воде.

Для снижения времени растворения силиката натрия в воде, в автоклав устанавливается перемешивающее устройство. После загрузки воды в автоклав, запускают в работу мешалку, лопасти которой разбивают подающую с плавильного агрегата струю расплава силиката натрия. Таким образом, увеличивается взаимодействие расплава с водой, и снижается время процесса растворения в 3 раза, чем при растворении охлажденного силиката натрия в воде в стационарном автоклаве.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Жидкое стекло получают взаимодействием в замкнутом контуре водосодержащего потока с потоком расплава силиката натрия с силикатным модулем 2,0-3,5. Поступление потока расплава силиката натрия в автоклав с водой осуществляют путем открытия затвора плавильного агрегата, расположенного над автоклавом. Процесс растворения интенсифицируют с помощью мешалки, а образовавшийся пар отводят по трубопроводу на внешнее использование. Предложенное изобретение позволяет уменьшить энергозатраты на процесс растворения силиката натрия в воде.

Способ получения жидкого стекла из силиката натрия, включающий взаимодействие в замкнутом контуре, содержащем плавильный агрегат и автоклав, водосодержащего потока с потоком расплава силиката натрия с силикатным модулем 2,0-3,5, отличающийся тем, что при этом поступление потока расплава силиката натрия в автоклав с водой осуществляют путем открытия затвора плавильного агрегата, расположенного над автоклавом, затем интенсифицируют процесс растворения с помощью мешалки, а образовавшийся пар отводят по трубопроводу на внешнее использование.