Устройство для получения соли щелочного металла минеральной кислоты из хлорида щелочного металла и минеральной кислоты Советский патент 1985 года по МПК B01J19/00 

Изобретение относится к аппаратуре для проведения различных химических реакций и может быть исполг эовано для получения соли щелочного металла и минеральной кислоты. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигaeM му эффекту является устройство, содержащее горизонтальную муфельную печь с верхним муфелем и размещенным на нем нагревательным средством расположенные с одного конца печи устройства для подачи исходного ма териала, устройства для выгрузки продуктов реакции, расположенные с другого конца печи, устройства дпя отвода выделякнцегося газа и пер мешивающие устройства, состоящие из пары установленных в печи в про дольном направлении вращающихся в противоположные стороны валов, снаб женных размещенными на них переме1иивающими элементами, каждыйиз которых, закрепленный на одном валу, размещен между двумя соседними пере мeш шaющими элементами другого вала tlj. Однако в известном устройстве нельзя ос1пцествить удовлетворйтельное перебалтывание перемешивание, если реакционная система находится в слишком жидком состоянии. Таким образом, известное устройство имеет тенденцию вызывать только неполное смешивание,.если реакционная система находится в слищком жидком состо НИИ, и ее можно использовать только тогда, когда реакционная система находится в существенно безводном состоянии. Известное устройство мож но использовать для непрерывного получения соли щелочного металла и неорганической кислоты, например сульфата калия и хлористого водоро да, только тогда, когда удовлетворены следующие два условия рабо1гы, необходимью для того, чтобы ракцион ную смесь в муфельной печи можно бьпо всегда поддерживать суп;ественно сухой в ходе реакции. Серную кис лоту нужно использовать в количестве меньрлем, чем стехиометрически эквивалентное количество по отношению к хлористому калмо, а образующийся сульфат калия, который находится существенно в сухом состоянии, нужно сохранять в большом количестве в муфельной печи и тогда хлористый калий и серную кислоту после гомогенного перемешивания нужно добавлять.понемногу в сульфат калия, после этого сразу проводить их реакцию друг с другом. Однако реакция хлористого калия с серной кислотой для получения сульфата калия и хлористого водорода при таких условиях работы обладает недостатком, заключающимся в том, что при прохождении реакции до не которой степени, когда остаются только небольшие количества хлористого калия и серной кислоты, затрудняется физический контакт между оставщимся Хлористым калием и серной кислотой из-за большого количества Окружающего их сульфата калия, получающегося в ходе реакции, т.е. прерывается реакция и ухудшается, помимо снижения интенсивности, качество получаемого продукта, понижается производительность печи при большом расходе энергии. Кроме того, известное устройство настолько плохо противостоит кислотам, нагреванию и износу, что не может непрерывно и долговременно работать при очень высоких уровнях кислотности и в условиях высоких температурi которые нужны в процессе сульфата калия и хлористого водорода путем реакции хлористого; калия и серной кислоты. По этой причине его нельзя использовать на практике в течение длительных периодов времени. Цель изобретения - повышение надежности устройства путем повьшения кислотостойкости, теплостойкости и износостойкости перемешивающих устройств. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для получения соли щелочного металла минеральной кислоты из хлорида щелочного металла и минеральной кислоты, содержащем горизонтальную муфельную печь с верхним муфелем и размещенным на нем нагревательным средством, устройства для подачи исходного материала, расположенные с одного конца печи, устройства для выгрузки продуктов реакции, расположенные с другого конца печи, устройства для отвода ВЫ7 делянщегося гаэа и перемешивающие устройства, состоящие из пары установленных в печи в продольном направлении вращающихся в противополож- ные стороны валов, снабженных разме щенными на них перемешивающими элементами, каждый из которых, закрепленный на одном валу, размещен между двумя соседними переметивакяцими элементами другого вала, перемешивающий элемент выполнен в виде мета лического рычага,-установленного ко сиапьно в нем цилиндрического керам ческого кожуха, верхний торец котор го расположен выше верхнего торца рычага и размещенной между ними вставки из кислотоупорной термоактивной литой массы, при этом переме вшвакщие элементы расположены по сп рали вдоль осей валов, которые выпо нены полыми и имеют покрытие, содер жащее два слоя, первый иэ которых выполнен из кислотоупорной термореактивной литой массы, а второй - из затвердевшей реакционной массы. Металлические рычаги могут быть прикреплены к валам посредством металли ческих дерзкателей или непосредствен но, например сваркой. На фиг,1 изображено устройство для получения соли щелочного металла и неорганической кислоты, разрез на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг. 3 - перемешивающие средства используемые в устройстве, вид свер ху с частичным вырезом и с частичным сечением; на г. 4 - часть вала с частичным вырезом, показывающим способ креплелия перемешивакяцих элементов к валу. Устройство содержит горизонтальную муфельную печь 1, перемешивающие устройства 2, установленные в продольном направлений муфельной печи 1 параллельно друг другу, Муфельная печь 1 снабжена на одном св ем конце устройством 3 для подачи исходного материала, :а на другом ее конце размещены устройства 4 для выгрузки продуктов реакции, устройс во 5 для отвода выделяющегося газа, Перемепшвающие устройства 2 сот держат пару вращающихся в противоположном направлении валов 6 и множество переметивакщих элементов неподвижно прикрепленных к каждому из указанных валов;, Верхний муфель 8, который обра,зует соответственно верхнюю стенку муфельной печи 1, изготовлен из материала, состоящего главным образом иэ карбида кремния, и на нем расположено нагревательное средство 9, например камера 10 сгорания, включающая форсунку дпя тяжелого дизельного топлива и выпускное отверстие 11 для дымовых газов. Устройство стоит ка основании 12. Форма поперечного сечения муфельной печи 1 не.ограничена какой-то определённой формой, здесь нужно использовать такую форму, которая в процессе работы устройства не будет вызывать образования мертвой зоны нагрева, в которой воздействие тепла на реакционную смесь является недостаточным и в которой могут вредно образовываться непрореагировавшие куски реакционных материалов, Внутренняя часть муфельной печи 1 футерована материалом, обладающим малой пористостью таким, как кислото- и огнеупорный кирпич щамотного типа, для того, чтобы муфельная печь 1 могла противостоять высокой кислотности и высокой температуре, которые встречаются в реак1щи получения соли щелочного металла и неорганической кислоты такой, как сульфат калия. Валы 6 выполняются полыми, что дает возможность пропускать через них охладитель для охлаждения и затвердевания реакционной смеси, содержащейся в муфельной печи 1, которая при контакте с валами 6 образует дополнительный кислото- и жароупорный футеровочный слой для валов. Форма перемепивапеиос элемвнтов 7 не ограничена конкретной формой. Можно использовать стебельчатую форму (можно принять любую из форм поперечйого сечения: круглую, квадратную, треугольную и многоугольную), форму плоской пластины, форму, которая закручена и т.д. Однако перемешивающие элементы стебельчатой формы наиболее предпочтительны с точек зре- ния механической прочности, стойкости к кислотам и нагреванию, легкости замены в случае износа перемещивающих элементов и т.п. Перемещиваюрще элементы 7 закреплены на валах 6 так, что каждый из них, закрепленный на одном валу, размещен между двумя соседними перемешивающими элементами другого вала при этом перемешивающие элементы каждого вала расположены по спираливдоль осей валов. Каждый перемешивахиций элемент 7 включает металлический рычаг 13, установленный снаружи его цилиндрический керамический кожух 14, верхний торец которого расположен вьше верхнего торца рьгчага и размещенную между ними вставку из кислотоупорной термореактивной литой массы 15. Металлический рычаг может крепиться к валу 6 непосредственно (например, сваркой или посредством соединенного с ним (или вьтолненного с ним как одно целое полого цилиндрического металлического короткого держателя 16, одеваемого при сборке на вал 6. Валы 6 снабжены покрытием 17, содержащим два слоя, первый слой 18 выполнен из кислото-упорной термореактивной литой массы, а второй слой 19 - из; затвердевшей реакционной массы.

Как первый, так и второй слои покрытия отдельно достаточны для защиты валов, однако совместное наличие двух слоев необходимо потому, что в случае образования трещин и (или) отслоившихся частей в первом слое 18, второй слой 19 (все еще в форме жидкой реакционной смеси) служит для восстановления первого слоя 1,8 путем налипания и затвердевания в трепщнах и (кли) в отслоившихся местах, посредством чего можно продлить: срок службы вала 6, В связи с этим следует отметить, что сразу после образования второй слой 19 обладает такими высокими теплоизолирующим свойствами, что потери тепла, вызванные пропускание охладителя по каналу вала 6, являются незначительными.

Устройство работает следующим образом.

Подогретые материалы подают в муфельную печь 1, где они интенсивно перемешиваются перемешивающими

элементами 7, расположенными на вращающихся валах 6. При этом перемешивающие элементы продвигают получакщуюся суспензию к устройствам дпя выгрузки продуктов 4 реакции. Выделяющиеся при реакции газы удаляются через устройство 5.

Предлагаемое устройство обеспечивает высокие кислотоупорность, жаростойкость и износостойкость муфельч ной печи и перемешивающих средств, обеспечивающие возможность значительного снижения эксплуатационных

расходов; увеличение производительности печи в 3 раза, позволяющее сильно снизить расход топлива. Благодаря большой меснльно-перемешивающей способности перемешивающих

средств в части печи, соответствующей реакционной зоне, и благодаря переместительной способности перемешивающих средств, которые препятствуют задерживанию исходных материалов в реакционной зоне, куда их подают, исходные материалы можно непосредственно подавать в муфельную печь без предварительного смешения, что приводит к тому, что топочный

газ, выводимый из камеры сгорания, можно использовать для предварительного нагревания исходных материалов перед их подачей в муфельную печь, в результате чего достигается более

высокая эффективность использования тепла. В результате большой способности перемешивающих средств вызывать перемешивание реакционной смеси в муфельной печи уменьшается коли чество реакционной смеси, удерживаемой в муфельной печи, следовательно, устройство может непрерывно получать соль щелочного металла и неорганической кислоты такую, как сульфат

калия, при меньшем расходе энергии.

//

#

игЛ

Фаг 2

p7/y/////////i M

|.ттМ,- f / ..I

о

Д ,

////// ll y///////// 2

7Фиг.З

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СОЛИ ПАЛОЧНОГО МЕТАЛЛА МИНЕРАЛЬНОЙ КИСЛО Ш ИЗ ХЛОРИДА ПЦЛЛОЧНОГО МЕТАЛЛА И МИНЕРАЛЬНОЙ КИСЛОТЫ, содержащее горизонтальную муфельную печь с верхним муфелем и размещенным на нем нагревательным средством, устройства для подачи исходного материала,, расположенные с одного конца печи, устройства для выгрузки продуктов реакции, расположенные с другого конца печи, устройства для отвода вьщеляющегося газа- и перемешивающие уст ройства, - состоящие из пары установленных в печи в продольном направлении врал ающихся в противоположные стороны валов, снабженных размещенными на них перемешивающими элементами, каждый из которых, закрепленный на одном валу, размещен между двумя соседними перемешивающими злементами другого вала, отличающеес я тем, что, с целью повышения его надежности путем повышения кислотостойкости, теплостойкости и износостойкости перемешивающих устройств, перемешивающий злемент выполнен в виде металлического рычага, установленного коаксиально в нем цилиндрического керамического кожуха, верхний торец которого расположен выте верхнего торца рычага, и размещенной между ними вставки из кислотоупорной термореактивной литой массы, при этом перемешивающие злементсы расположены по спирали вдоль осей валов, которые выполнены полыми и имеют покрытие, содержащее два слоя, первый из которых выполнен из кислотоупорной терморе.активной литой массы, а второй - из затвердевшей реакционК| ной массы. эо 2 Устройство по П.1, о т л и чающееся- тем, что металлические рьгчаги прикреплены к валам посредством металлических держателей. Приорите по п у н кт. а м: 30.09.80по п.1; 03.07.81по п.2.

Iff

13

ФигЛ