Способ приготовления рассолов щелочных и щелочноземельных металлов и установка для его осуществления Советский патент 1987 года по МПК B01F1/00 

Изобретение относится к способам и устройствам приготовления рассолов путем растворения соли и может найти применение в химической промышленности, например, при производстве хлора, едкого натра, едко- го калия, хлоратов щелочных и щелочно-зе- мельных металлов по методу электролиза.

Цель изобретения - интенсификация процесса растворения с одновременным получением холода.

На чертеже представлена схема установки для приготовления рассолов.

Установка для приготовления рассолов состоит из цилиндрического с коническим днищем герметичного бака 1 с ложным днищем 2, люком 3 для загрузки соли, кристал- лизатора 4 со змеевиком 5, насоса 6, теплообменника 7 и трубопроводов подачи воды в кристаллизатор 8, отвода водной суспензии гидратов газа 9 (соединенного с баком под ложным днищем) соединяющего верхнюю часть бака с кристаллизатором по газу 10, вывода насыщенного рассола из установки 11 подачи газообразного гидратообразующего агента в систему 12. Теплообменник 7 установлен, на рециркуляционном трубопроводе 13.

Установка работает следующим образом (для примера рассмотрим работу установки с использованием в качестве гидратообразующего вещества хлора, а в качестве рассола - рассола NaCl).

Пресная вода, подаваемая по трубопроводу 8, контактирует с газообразным хлором, подаваемым по трубопроводу 10 из верхней части бака в кристаллизатор 4, при охлаждении холодной водой, циркулирую- щей через змеевик 5, образует гидраты хло- ра при температуре 287 К и давлении 200 КПа. Разность температур - IK между равновесной температурой гидрообразования при давлении 200 кПа и температурой в кристаллизаторе достаточна для проведе- нния процесса гидратообразования с тех- нически приемлемой скоростью.

Водную суспензию гидратов газа (15- 20% гидратов, остальное вода) по трубопроводу 9 направляют в нижнюю часть бака 1 под ложное днище 2, где она смешива- ется с циркуляционным насыщенным рассолом NaCI. При контактировании гидратов с насыщенным рассолом происходит плавление гидратов с образованием воды и газообразного хлора с поглощением тепла, в результате чего температура рассола пони- жается до 273 К, концентрация рассола понижается. Рассол циркулирует в верхнюю часть бака через слой рассолосолевой суспензии, находящейся над ложным днищем, при этом часть соли растворяется, доводя концентрацию рассола до насыщения.

Согласно предлагаемому способу смещение гидратов с рассолом высокой концентрации приводит к состоянию, в котором гид

раты находятся вдали от равновесных условий (из опытов известно, что повыщение концентрации рассола на 1% приводит к понижению равновесной температуры существования гидратов на 0,5-0,6 градуса), а это вызывает интенсивный распад гидратов, сопровождающийся «микровзрывами при освобождении гидратообразующего агента из каркасной рещетки молекул воды, гидраты распадаются на разлетающиеся мелкие кристаллики, которые, в свою очередь, продолжают интенсивно разлагаться даже в потоке подымающегося вверх рассола через нижнюю часть насыпного слоя твердой фазы. Рассол находится в состоянии, похожем на кипение. Все это («микровзрывы и подымающиеся пузырьки газа, освободившегося при разложении гидратов) способствует конвекции в диффузном слое, образованию в жидкости вихрей, приводящих к интенсивному перемещиванию ее, разрушению диффузного слоя у поверхности кристаллов соли, в результате чего скорость переноса вещества (соли) от твердого тела в раствор значительно выше, чем за счет молекулярной диффузии.

Для поддержания соли на ложном днище на определенном уровне ее добавляют в бак через люк 3. Охлажденный рассол при 273К прокачивается через теплообменник 7, производя охлаждение, в результате чего его температура повышается до 276К. Выходя из теплообменника 7, рассол делится на два потока: один по трубопроводу II выводится из системы, а другой сжимается насосом 6 до давления, несколько превыщающего давление в баке 1 (для компенсации гидравлических потерь при циркуляции рассола) и рециркулирует в нижнюю часть бака 1 под ложное днище 2. Масса гидратообразующего агента, уходяпдего из системы в растворенном виде с рассолом по трубопроводу 11, компенсируется подачей такого же количества газа в систему по трубопрово- ду 12.

Как показывает расчет, при приготовлении 1 кг рассола Na(Jl может быть получен холод на уровне 273-276К в количестве 16,57 кДж/кг раствора без учета теплоты растворения соли.

Б качестве гидратообразующего газа могут быть использованы также сероводород, фреон - 40.

Формула изобретения

1. Способ приготовления рассолов щелочных и щелочно-земельных металлов путем прокачивания растворителя через слой соли, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса растворения с одновременным получением холода, в качестве растворителя используют водную суспензию гидратов газа, выбранного из ряда: хлор, сероводород, фреон.

2. Установка для приготовления рассолов щелочных и щелочно-земельных металлов, содержащая бак с ложным днищем и люком для загрузки соли, трубопроводы подачи воды и вывода рассола и установленный на баке рециркуляционный трубопровод, отличающаяся тем, что с целью интенсификации процесса растворения с одновреX .

менным получением холода, она снабжена кристаллизатором, установленным на трубопроводе ввода воды, и теплообменником, установленным на рециркуляционном трубопроводе, при этом кристаллизатор имеет трубопровод ввода гидратообразующего агента, соединенный с верхней частью бака, и трубопровод отвода водной суспензии гидратов газа, соединенный с баком под ложным днищем.

/

/2

X

Изобретение относится к способам приготовления рассолов щелочных и щелочноземельных металлов и установкам для их осуществления. Оно может найти применение в химической промышленности, например, при производстве хлора, едкого натра, едкого кали, хлоратов щелочных и щелочно-зе- мельных металлов по методу электролиза. Целью изобретения является интенсификация процесса растворения с одновременным получением холода. Способ приготовления рассолов осуществляют путем прокачивания растворителя через слой соли, при этом в качестве растворителя используют водную суспензию гидратов газа, выбранного из ряда: хлор, сероводород, фреон. Установка содержит бак с ложным днищем, на которое насыпают слой соли, рециркуляционный трубопровод, на котором установлен теплообменник, трубопровод подачи воды в кристаллизатор, трубопровод ввода гидратообра- зующего агента в кристаллизатор, соединенный с верхней частью бака. Кристаллизатор имеет трубопровод отвода водной суспензии гидратов газа, подсоединенный к баку под ложным днищем. При попадании в бак гидраты газа начинают плавиться с образованием воды и газообразного продукта, который интенсивно перемешивает раствор, при этом температура рассола понижается. 2 с.п. ф-лы, 1 ил. (Л to сх 4; ел ее

П