Установка для отримання твердого їдкого натру

1 Установка для отримання твердого їдкого натру, що містить апарат для концентрування розчину й кристалізатор, яка відрізняється тим, що вихід апарата для концентрування розчину з'єднаний із входом кристалізатора по розчину їдкого натру 2 Установка за п 1, яка відрізняється тим, що між апаратом для концентрування розчину і кристалізатором розміщений другий апарат для концентрування розчину, з'єднаний з першим апаратом для концентрування й кристалізатором по розчину їдкого натру 3 Установка за п 2, яка відрізняється тим, що вихід кристалізатора по розчину з концентрацією, зниженою в результаті кристалізації, з'єднаний із входом другого апарата для концентрування розчину 4 Установка за п 2, яка відрізняється тим, що вона містить другий кристалізатор, який встановлений за першим кристалізатором і вхід якого з'єднаний з виходом першого кристалізатора по розчину з концентрацією, зниженою в результаті кристалізації 5 Установка за п 1 , яка відрізняється тим, що вона містить апарат для охолодження і витримки концентрованого розчину, розміщений між апаратом для концентрування розчину й кристалізатором 6 Установка за п2, яка відрізняється тим, що вона містить апарат для охолодження й витримки концентрованого розчину, розміщений між апаратами для концентрування розчину 7 Установка за п 2, яка відрізняється тим, що вихід кристалізатора по розчину з концентрацією, зниженою в результаті кристалізації, з'єднаний зі входом апарата для охолодження й витримки концентрованого розчину СО Корисна модель відноситься до області хімічної технологи, а саме до установок для отримання твердого їдкого натру, і може знайти застосування в ХІМІЧНІЙ промисловості Відома установка для зневоднювання і плавки каустичної соди у відкритих товстостінних казанах з напівсферичним днищем МІСТКІСТЮ 8,3М 3 , ВІДЛИ ТИХ з чавуну з добавкою нікелю Установка складається з котла-п/д/гр/вача і плавильного котла Для обігріву котлів використовують топкові гази Температура кипіння підвищується в процесі з 300°С до 550°С По закінченні зневоднювання 96%-ний їдкий натр за допомогою вертикального зануреного насоса перекачується в залізні барабани, де застигає (див Л М Якименко "Производство хлора, каустической соды и неорганических продуктов", Москва, вид "Химия", 1974р, стор 268) До недоліків даної установки необхідно відне- періодичність ведення процесу, - громіздкість обладнання, - велику тривалість однієї операції (четверо Діб), - низьку корозійну СТІЙКІСТЬ матеріалу котлів (котел витримує до 100 плавок), - високі енерговитрати у зв'язку з малою ефективністю пристрою Прототипом корисної моделі, що заявляється, є пристрій, що складається з послідовно з'єднаних підігрівача початкового розчину, випарника і збірника плавленого їдкого натру Крім того, в пристрій входять барометричний конденсатор і паровий ежектор Випарник являє собою випарний апарат, виготовлений з чистого нікелю, котрий працює під вакуумом і обігрівається парами даутерма Суміш розплаву їдкого натру і водяної пари розділяється 5 О) 4143 в сепараторі випарника. Плавлений їдкий натр збирається в збірник, а водяна пара конденсується в барометричному конденсаторі. Із збірника плав їдкого натру спрямовується на кристалізацію (див. там же, стор.270). Переваги даного пристрою в порівнянні з аналогом полягають в наступному: - пристрій дозволяє вести процес безперервно, причому під вакуумом і при більш низьких температурах; - збільшується термін служби апарата. До недоліків даного пристрою слід віднести: - необхідність застосування дорогих матеріалів; - великі габаритні розміри; - високі енерговитрати, при застосуванні високотемпературних теплоносіїв. Розв'язувана пропонованою корисною моделлю задача полягає в можливості отримання твердого їдкого натру при зниженні енергетичних витрат на проведення процесу, підвищенні якості виробленого продукту і зменшенні капітальних витрат на устаткування. Задача вирішується завдяки тому, що в установці для отримання твердого їдкого натру, що містить апарат для концентрування розчину і кристалізатор, відповідно до корисної моделі, вихід апарата для концентрування розчину з'єднаний із входом кристалізатора по розчину їдкого натру. В одному з варіантів реалізації установки між апаратом для концентрування розчину і кристалізатором розміщений другий апарат для концентрування розчину, з'єднаний з першим апаратом для концентрування і кристалізатором по розчину їдкого натру. В одному з втілень установки відповідно до приведеного вище варіанту її реалізації вихід кристалізатора по розчину з концентрацією, зниженою в результаті кристалізації, з'єднаний із входом другого апарата для концентрування розчину. В іншому втіленні установка містить другий кристалізатор, який встановлений за першим кристалізатором і вхід якого з'єднаний по розчину з концентрацією, зниженою в результаті кристалізації, з виходом першого кристалізатора. Ще в одному з кращих варіантів реалізації корисної моделі установка обладнана апаратом для охолодження і витримки концентрованого розчину. При цьому апарат для охолодження і витримки концентрованого розчину може бути розміщений між апаратами для концентрування розчину, а вихід кристалізатора по розчину з концентрацією, зниженою в результаті кристалізації, з'єднаний з апаратом для охолодження і витримки концентрованого розчину. Зазначені варіанти компонування апаратів в установці забезпечують ефективне виділення з розчину моногідрату їдкого натру, а при відповідності параметрів процесу визначеним ділянкам кривої розчинності їдкого натру у воді - і безводного їдкого натру. При цьому установка забезпечує отримання високоякісного твердого їдкого натру як з чистих початкових розчинів (отриманих, наприклад, ртутним чи мембранним методами), так і з розчинів, що містять значну кількість домішок (отриманих, наприклад, недорогими хімічним чи діафрагмовим методами). Крім того, сукупність істотних ознак технічного рішення, що заявляється, помітно знижує енерговитрати і металоємність устаткування, оскільки в даному випадку відпадає необхідність у концентруванні розчину до 94-5-99% по їдкому натру. Це обумовлено головним чином тим, що кристалізацію здійснюють у тонкій плівці, яка постійно відновлюється, при температурах і концентраціях, що дозволяють провадити процес кристалізації з розчину, який містить суміш моногідрату їдкого натру і безводного їдкого натру. У залежності від потреб виробництва установка дозволяє отримувати різні тверді продукти з різним змістом NaOH. Так, варіант установки з одним апаратом для концентрування розчину їдкого натру й одним кристалізатором призначений для отримання переважно твердого моногідрату їдкого натру. Варіант установки з двома апаратами для концентрування й одним кристалізатором призначений для безупинного отримання твердого безводного їдкого натру. Варіант установки з двома апаратами для концентрування і двома кристалізаторами дозволяє отримувати одночасно твердий безводний їдкий натр і твердий моногідрат їдкого натру. Установка ілюструється прикладеними кресленнями, на яких показані: Фіг.1 - технологічна схема отримання переважно твердого моногідрату їдкого натру; Фіг.2 - технологічна схема безупинного отримання твердого безводного їдкого натру; Фіг.З - технологічна схема одночасного отримання твердого безводного їдкого натру і твердого моногідрату їдкого натру. Фіг.4 - технологічна схема згідно, фіг.1 з апаратом для охолодження і витримки концентрованого розчину; Фіг.5 - технологічна схема згідно фіг.2, з апаратом для охолодження і витримки концентрованого розчину. Установка (Фіг.1) містить послідовно з'єднані по розчину їдкого натру апарат для концентрування розчину 1 і кристалізатор 2, виконаний у вигляді вальцьового кристалізатора. У варіанті, зображеному на Фіг.2, установка додатково містить апарат для концентрування розчину 3, розташований у технологічній лінії між апаратом 1 і кристалізатором 2. При цьому кристалізатор 2 з'єднаний по розчину з концентрацією, зниженою в результаті кристалізації, із входом апарата для концентрування розчину 3. У варіанті, зображеному на Фіг.З, установка, показана на Фіг.2, додатково містить кристалізатор 4, встановлений у технологічній лінії за кристалізатором 2. При цьому кристалізатор 2 з'єднаний по розчину їдкого натру не з апаратом для концентрування розчину 3, а з кристалізатором 4. Як і кристалізатор 2, кристалізатор 4 виконаний у вигляді вальцьового кристалізатора. У варіанті, зображеному на Фіг.4, установка, показана на Фіг.1, додатково містить апарат для охолодження і витримки розчину 5 з фільтром 6, встановлений у технологічній лінії між апаратом 4143 для концентрування розчину 1 і кристалізатором 2 і з'єднаний з ними по розчину їдкого натру. У варіанті, зображеному на Фіг.5, установка, показана на Фіг.2, додатково містить апарат для охолодження і витримки розчину 5, встановлений у технологічній лінії між апаратами для концентрування розчину 1 і 3 і з'єднаний з ними по розчину їдкого натру. При цьому кристалізатор 2 з'єднаний по розчину з концентрацією, зниженою в результаті кристалізації, із входом зазначеного апарата для охолодження і витримки 5. Установка, показана на Фіг.1, працює в такий спосіб. Розчин їдкого натру, отриманий мембранним або ртутним методом, концентрується в апараті для концентрування розчину 1 до концентрації 51-5-75% по їдкому натру. Концентрований розчин з апарата 1 надходить у ванну кристалізатора 2. Охолоджуваний зсередини і частково занурений у розчин валець кристалізатора 2 з температурою стінки 1СК30°С, обертаючись, захоплює тонку плівку розчину, що застигає на його поверхні. Кірка, що утворилася, зрізується ножем. Лусочки продукту (переважно моногідрату їдкого натру) зсипаються в бункер і спрямовуються на затарування. Установка, показана на Фіг.2, працює в такий спосіб. Розчин їдкого натру, отриманий мембранним або ртутним методом, концентрується в апараті для концентрування 1 до концентрації 51-5-75% по їдкому натру і подається на довипарювання в апарат для концентрування 3. Розчин, сконцентрований в апараті 3 до 80*92% по їдкому натру, надходить у ванну кристалізатора 2. Охолоджуваний зсередини валець кристалізатора 2 з температурою стінки 8СН-300°С, який частково занурений у розчин, обертаючись, захоплює тонку плівку розчину, що застигає на його поверхні. Кірка продукту (безводного їдкого натру), що утворилася, зрізується ножем. Лусочки зсипаються в бункер і спрямовуються на затарування. Збіднений основним продуктом розчин, що залишився у ванні кристалізатора 2, спрямовується в апарат для концентрування 3. Таким чином, здійснюється безупинний процес отримання твердого безводного їдкого натру. На відміну від установки, показаної на Фіг.2, в установці згідно з Фіг.З, збіднений основним продуктом розчин, що залишився у ванні кристалізатора 2, спрямовується у ванну кристалізатора 4. Кірка продукту (моногідрату їдкого натру), що утворилася на поверхні вальця кристалізатора 4, охолоджуваного водою з температурою 1СН-30°С, зрізується ножем. Лусочки зсипаються в бункер і спрямовуються на затарування. Дана конфігурація установки забезпечує безупинне одночасне отримання двох кінцевих продуктів - твердого безводного їдкого натру і твердого моногідрату їдкого натру. Установка, показана на Фіг.4, призначена для обробки розчинів їдкого натру, які отримані переважно хімічним чи діафрагмовим методами, а, отже, мають підвищений вміст домішок. Тому, на відміну від установки, зображеної на Фіг.1, сконцентрований в апараті 1 розчин перед кристалізацією спрямовується в апарат для охолодження і витримки розчину 5, де витримується при постійній температурі, вибраній в інтервалі 75+150°С в залежності від концентрації розчину. Освітлена частина розчину з апарату 5 надходить у ванну кристалізатора 2. Згущена частина розчину піддається фільтруванню на фільтрі 6. Фільтрат насосом повертається в апарат для охолодження і витримки розчину 5. Процес кристалізації аналогічний описаному вище для установки, зображеної на Фіг.1. Установка, показана на Фіг.5, також призначена для обробки розчинів їдкого натру з підвищеним вмістом домішок. У ній, на відміну від установки, зображеної на Фіг.2, сконцентрований в апараті 1 розчин їдкого натру, отриманий електролізом або хімічним шляхом, подається в апарат для охолодження і витримки розчину 5, де витримується при постійній температурі, вибраній в інтервалі 75-5-150°С в залежності від концентрації розчину. Освітлена частина розчину з апарата 5 надходить на довипарювання в апарат для концентрування 3. Згущена частина розчину піддається фільтруванню на фільтрі 6. Фільтрат насосом повертається в апарат для охолодження і витримки розчину 5. Розчин, сконцентрований в апараті для концентрування 3 до 80-5-92% по їдкому натру, надходить у ванну кристалізатора 2. Охолоджуваний зсередини та частково занурений у розчин валець кристалізатора 2 з температурою стінки 80-5-300°С, обертаючись, захоплює тонку плівку розчину, що застигає на його поверхні. Кірка продукту (безводного їдкого натру), що утворилася, зрізується ножем. Лусочки зсипаються в бункер і спрямовуються на затарування. Збіднений основним продуктом розчин, що залишився у ванні кристалізатора 2, спрямовується в апарат для охолодження і витримки розчину 5, де освітлюється разом з розчином, що подається з апарата для концентрування 1, і надходить на довипарювання в апарат для концентрування 3. Таким чином, здійснюється безупинний процес отримання твердого безводного їдкого натру з одночасним ефективним очищенням оброблюваного розчину від забруднень, які випадають з нього, що гарантує високу якість кінцевого продукту. Слід зазначити, що застосування корисної моделі, що заявляється, не обмежується наведеними вище прикладами, які лише ілюструють можливості її реалізації. Так, коли немає необхідності в апараті для охолодження і витримки розчину, для отримання твердого їдкого натру може використовуватися одна установка для концентрування розчину, наприклад, багатокорпусна. Апарат для охолодження і витримки розчину може використовуватися в установці згідно з Фіг.З, конфігурація якої призначена для одночасного отримання двох кінцевих продуктів - твердого безводного їдкого натру і твердого моногідрату їдкого натру і т.д. Визначальним критерієм, по якому установка, що заявляється, вигідно відрізняється від відомих пристроїв, є можливість промислової кристалізації їдкого натру з розчинів, що дозволяє істотно знизити робочу температуру процесу, зменшити капітальні і виробничі витрати, а також підвищити якість продукту. 4143 Комп'ютерна верстка Л Литвиненко Підписне Тираж 37 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул Урицького, 45, м Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Глазунова, 1, м Київ-42, 01601