Способ проведения физических иХиМичЕСКиХ пРОцЕССОВ Советский патент 1981 года по МПК B01J8/18 

Изобретение относится к способам проведения физических и химических процессов в условиях вихревого слоя ферромагнитных частиц, образованного при воэдейсТВии на ферромагнитные . частицы вращающимся электромагнитным полем, и может быть использовано в химической, нефтехимической и др. отраслях промышленности при проведении гетерогенных химических и физических процессов, например осаждение гидроокисей металлов, получение одно- и многокомпонентных мелкодис.пёрсных суспензий как не6рга иическо го, так и органического происхождения.. , Известны способы проведения реакций осаждения металлов в виде гидроокисей, а также получения тонких одног- и многокомпонентных суспензий в вихревом слое ферромагнитных частиц .. При выполнении этого способа эффективное ведение процессов осаждения гидроокисей металлов осуществляется в вихревом слое, 9бразованном воздействием вращающегося электррмагнитного поля на неравнросные ферромагнитные части1цл 1. Большие- скорости движения ферро- магнитных частиц в вихревом слое, соударение их между собой и с частицгши твердой фазы, трение вызывают измельчение с поверхности сгмих ферромагнитных частиц. Наиболее близким к предлагаемому является способ выделения вещества . из растворов,в котором осуществляется эффективное ведение процессов осаждения гидроокисей металлов из растворов их солей в вихревом слое ферромагнитных частиц, находящихся под влиянием вращающегося электромагнитного поля с индукцией не менее 0,08Т. При этом станов.ится возможным осаждение-металлов в виде гидроокисей при расходе необходимах реагентов в количестве, меньшем стехиометрического расчета 2. Недостатком известногр способа является попадание в.осажденные гнЛ роокиси металлов примеси мелкодисперсного порошка железа, образующегося вследствие соударения ферромагнитных частиц друг о друга и истирания с поверхности. Данное явление является, отрицательным фактом, особенно в том случае, когда гидрокисямпредъявляются определенные требования чистоты соединения. Цель изобретения - интенсификаци физических и xи wчecкиx процессов и уменьшение загрязнения получаемого продукта. Поставленная цель достигается те что в известном способе гфоведения физических и химических процессов, включающем обработку исходных компонентов в вихревом слое ферромагнитных частиц, процесс ведут в вихреврм слое смеси ферромагнитных и полимерных частиц. В качестве полимерных частиц вихревого слоя могут быть использованы любые полимерные материалы, например фторопласт., полиэтилен и др. Смесь ферромагнитных и полимерных частиц приводится в движение, образуя вихревой слой, во действием вращающегося элек ромагни ного поля напряженностью от 800 до 3000 Э. I ; ; . Испытывают процессы осаждения ме таллов в виде гидроокисей, окисление фенола и получение суспензий в вихревом слое смеси ферромагнитных и полиэтиленовый частиц при соотношении последних в интервале 1:1-1:3 соответственно.. Пример 1. Получение суспен-, зии CaCOj в воде. В реакционную емкость объемом 1 л загружают 100 г карбоната кальция с размером частиц 5-50 мкм, 200 мл дистиллированной воды (Т:Ж 1:2). Емкость с указанными компонентами подвергают обработке.в вихревом слое, образованном смесью частиц, состоящей из 100 г шарообраз.ных частиц полиэтилена (ПЭ) и 100 г никелевых частиц (диаметр 1 мм, длина 15 мм) в течени.е 5 мин и 15 с. По истечении указанного времени суспензию ({йльтруют, о качестве полученной суспензии судят по фракционному составу твердой фазы, определенному методу седиментационного анализа (метод Фигуровского). При этом критерием такой оценки качества измельчения, принимают максим альное содержание фракции частиц минимального размера, так называемой преимущественной фракции. Кроме того, с п.омощью химического анализа определяют, содержание примеси ди.спергированного никеля, загрязняющего суспензию. Полученные результаты в сравнении с известным способом получения суспензий в вихревом слое только ферромагнитных частиц представлены в табл, 1. Т а б л и ц а 1

100 г .частиц J. 15 мм)

100 г частиц

200 г частиц I 15 мм)

100 г частиц 12Г2А

Пример 2. Осаждение сернокислого свинцаi

В реакционную емкость загружают 200 мл раствора азотнокислого свинца (концентрация - 167,2 г/л, 170 мл серной кислоты с концентрацией 33,4 г/л что соответствует 80% осадителя от стехиометрического расчета. Смесь исходных компонентов . обрабатывают в вихревом слое, состоящем из смеси стальных ферромагнитных частиц (материал сталь свароч .мая, диаметр 1,2 мм, длина 16 мм) и

0,038

53,4

0,078

4,0

полиэтиленовых шариков в течение 5 с О полноте прохождения реакции судят по остаточному содержанию в растворе исходной соли - РЬ(МОз)д , определяемой комплексонометрическим способом химического анализа, степень загрязнения продукта железом определяют колориметрическим методом в присутствии.сульфосалициловой кислоты.

Полученные результаты представлены в табл. 2.

87,5 г стальных частиц (d 1,2 мм, 1- 16 мм)

87,5 г частиц из ПЭ 52,5 г тех же частиц 122,5 г частиц из ПЭ 175 г тех же частиц из

стали (d 1,2 мм, 1- 16 мм)

Пример 3. Окисление фенола.

В реакционную емкость загружают 200 МП раствора фенола (С 5,1 г/л CfeHjOH), содержащего 10 г/л серной кислоты для создания кислой среды и 100 мп.бихромата натрия (ТУ а-618-5-67). Смесь указанных компонентов обрабатывают в вихревом слое смеси ферромагнитных частиц из стали сварочной (d 1,6 мм, i 16 «4) и немагнитных полиэтиленовых частиц шарообразной форг.зл в течение 10 с. ПРИ

П р I

компоне Анапе ;личием, что получаю ную водную суспензию

тава, г:

Сера

Неозон

Вулкацит ДА Вулкацит ZM Дифенилгуанидин

Таблица 2 ;

0,077.

25

. -5

0,035

25

5

33

0,133

этом проходит химическая .реакция по следующей схеме

3CfeH50H + 14«адСгаРт, Ч БбИдЗО 14СГд(804)з + l4Na SO + 18CO + 65H,ip,

О полноте прохождения реакции., судят по остаточному содержанию в растворе фенола, определенного 6poi4aтометрическим методом. Для сравнения аналогичную реакцию проводят в вихревом слое только ферромагнитных частиц. Полученные результаты призедены в табл. 3..,

Т а б л и ц а 3

Вода 193,4

Содержание ;примеси. железа b суспензии определяют колориметрическим методом химического ангшиза в присутствии сульфосалициловой кислоты.

Условия получения су&пенэии прй Ведены в табл. 4.

Данные, приведенные во всех приме- . pax, показывают, что именно совокупность ферромагнитных и полимерных частиц позволяет эффективно осуществлять в вихревом слое физические jf. химические процессы с одновременным 20 уменьшением степени загрязнения получаемых продуктов металлическими примесями. В частности, для пррцессов получения одно и многокомпонентных суспензий количество металличес- 25 ких примесей в готовых суспензиях снижается на 40-47% по сравнению с обычным вихревым слоем, для процессов осаждения металлов ввиде гидроокисей на 20 - 50%, в виде труднораствори- 30 .мых солей - на 40 - 70% в зависимости .от соотношения феррома|гниПредлагаемый способ является экономически выгодным, так как позволяет экономить стальные ферромагнитные частицы.Износ ферромагнитных чаСтиц в комбинированном вихревом слое по сравнению с обычным уменьшается в 10 раз (изменение веса частиц равно 1,48 и 10,69 соответственно) .

Кроме того, применение данного способа позволяет увеличить эффектиД1ость работы вихревого слоя, напрйТаблица 4

тных и полимерных элементов вихревого слоя.

Предлагаемый способ является высокоэффективным еще и в плане уменьшения износа ферромагнитных частиц, и связанной с этим необходимостью дозагрузки феррочастиц по мере уменьшения их в ходе работы вихревогосло а- также позволяет экономить количество ферромагнитных элементов, необходимых для эффективного проведения техно гогических процессов. Подтверждением этого являются данные по механическому износу ферромагнитных частиц по известному (обычный вихревой слой) и предлагаемому (комбинированный вихревой слой) способам. Указанные данные приведены в табл.

ТаблицаЗ

мер увеличить на 22% дисперсность сус .пензии при сохранении производительности аппарата. Частичная замена ртальных ферромагнитных частиц полимерными приводит к снижению интенсяънах ударных нагрузок и трения под действием ферромагнитных частиц на реакционные емкости вихревых аппаратов, следствием этого является повышение срока службы реакционных емкостей, изготавливаемых из дефицитных нержавеющих стгшей..

jtUin процесса получения водных ных частиц отличающийся неорганических суспензий срок служ- тем, что, с целью интенсификации . СИз1 реакционных емкостей из нержавею- фоцёсса и уменьшения загрязнения пей стали 12х18Н10Т составляет 3-4 попучл&лого продукта, в слой ферромвс. по сравнению с 2,5 мес. для обыч магнитных частиц добавляют частицы ного вихревого слоя.. 5 э полим иых материгшов в соотноФормула изобретенияпринятые во. внимание при экспертизе

Способ проведения физических и хй-«д : 370224, кл. С 08. F 136/14, 1971. мических гфоцессов, включающий об- 2. Авторское свидетельство СССР работку в вихревом слое ферромагнит- И 306862, кл. В 01 D 53/08, 1971.

шении 1:1 до 1:3.

.Источники информации.

1. Авторское св1 детельство СССР