CS204832B1 - Způsob rozrušování pěny při rozkladu přírodních mi - Google Patents

Description

Vynález se týká způsobu rozrušování pěny pří rozkladu přírodních minerálů anorganickými kyselinami a zařízení k provádění tohoto způsobu.

Při chemických reakcích, které probíhají při rozkladu přírodních minerálů anorganickými kyselinami, dochází vlivem vzniklých plynných zplodin k tvorbě pěny. Touto reakcí je např. rozklad přírodních fosfátů anorganickými kyselinami, jako jsou např. kyselina dusičná nebo sírová, rozklad vápenců či dolomitických nerostů a podobně. Tyto reakce probíhají při výrobě kombinovaných hnojiv, krmných fosforečných solí a dalších výrobách v chemickém průmyslu.

Rozklad přírodních fosfátů při výrobě kombinovaných hnojiv se provádí v kaskádě míchaných reaktorů. Při rozkladu dochází k tvorbě pěny v důsledku vzniku plynných reakčních zplodin, jimiž jsou např. fluorovodík, kysličníky dusíku, vodní pára a podobně, zejména však kysličník uhličitý.

Stabilita pěny, a tím i její výška a hutnost, je dána povrchovým napětím kapaliny, jež bubliny plynu obklopuje. K rozrušení pěny se v současné době využívá fyzikálních nebo chemických postupů, které ovlivňují nebo rozrušují povrchové napětí kapaliny v emulzi /pěnové vrstvě/.

Chemické prostředky na ovlivnění povrchového napětí, a tím i omezení tvorby pěny, jsou poměrně drahé. Jejich účinnost je ve značné míře závislá na reakčním prostředí. Nepříznivým faktorem je i možnost nežádoucích sekundárních reakcí, případně znečištění reakčního prostředí, a to má za následek ovlivnění vlastností kapalíny, jež může být v technologickém postupu zpracování nežádoucí.

Při fyzikálně-mechanickém rozrušování pěny bývá v horní části reaktoru umísťováno zařízeni ve formě lopatek nebo hrabel. Tato zařízení jsou málo účinná a zejména u surovin s vyšším obsahem uhličitanů nestačí pěnu účinně rozrušovat. Problém je nutno řešit zvětšováním reakčního prostoru. Z tohoto důvodu rostou i nároky na stavební prostor, zvyšuje se spotřeba materiálu v oblasti rozšířené části reaktoru a porušují se podmínky pro optimální míchání reaktoru. V některých případech bývá i kombinace rozšíření horní části reaktoru s otočnými hrábly nedostatečně účinná, nebot podíl plochy na hladině pěny,jež je tímto způsobem rozrušována, je velmi nízký.

Bylo zjištěno, že tyto nepříznivé faktory lze snížit způsobem dle vynálezu, jehož podstatou je, že do vznikající pěny nad úrovní kapaliny v reaktoru se odstředivou silou rozstřikují kapičky kapalíny. Je možno použít kapaliny z reaktoru včetně kapaliny, která je přímo součástí pěny, případně i kapalného média použitého pro rozklad nerostů /anorganické kyseliny/.

Podstatou zařízení podle vynálezu je rotující horizontální talíř, opatřený na obou stranách žebry. Talíř je umístěný nad hladinou kapaliny, s výhodou na hřídeli míchadla reaktoru. Výhodné je zhotovit talíř ze dvou polovin a jejich stáhnutím současně provést upevnění na hřídeli. Žebra mohou být rovná nebo prohnutá; u větších reaktorů je výhodné, aby se horní žebra ke středu zvyšovala na dvojnásobek výšky žebra na obvodě talíře. Průměr talíře má být volen tak, aby byla zajištěna dostatečná obvodová rychlost k rozstřiku kapek po celém průměru reaktoru, ale aby současně zůstal dostatečný prostor mezi talířem a stěnou reaktoru k přívodu médií do reaktoru /kyselina, rozkládaný minerál/ a k odvodu vznikajících plynů.

Ke zvýSení účinků je možno přivést na horní stranu talíře i rozkladnou kyselinu. Při použiti tohoto zařízení se využívá spojených účinků mechanikých i fyzikálních, tj. dynamické energie rozstřikovaných kapek, -teplotního a koncentračního skoku ke změně povrchového napětí kapalné fáze v pěně, a tím i k intenzivnějšímu rozrušování pěny.

Další možností je uspořádání se žebry umístěnými pouze na obvodové části horní strany talíře. Střední část bez žeber vytváří rozdělovači zónu přiváděné kapaliny. Zebra mohou být opatřena krycím kotoučem, zabraňujícím rozstřiku kyseliny vertikálním směrem.

Výhodou způsobu dle předkládaného vynálezu je vysoká účinnost, nebot rozrušování pěny se provádí po celém průřezu reaktoru. Zařízení má schopnost nasávat kapalinu z pěny nebo zpracovávat kapalinu přivedenou na jeho horní stranu. Využitím způsobu a zařízení dochází v horizontální rovině pod talířem přímo k odřezávání pěny. Rozkladné reaktory není třeba při použití tohoto vynálezu měnit nebo upravovat. Zařízení je nenáročné z hlediska výroby i instalace. Vynález umožňuje zpracovávat i nekvalitní suroviny s vysokou tvorbou pěny.

Zařízení podle vynálezu je blíže vysvětleno na připojeném výkrese. Obr. 1 znázorňuje podélný řez celkové sestavy rozkladného reaktoru s umístěným zařízením dle vynálezu, obr. 2 znázorňuje horizontální a vertikální řez zařízením dle vynálezu .

V rozkladném reaktoru je na hřídeli _1_

Claims (6)

1. PŘEDMĚT umístěno turbínové míchadlo 2. Na hřídeli J_ nad hladinou kapaliny je umístěn horizontální rozstřikovací talíř £ s rovnými žebry. Zebra £ jsou na horní straně směrem ke středu zvýšena a upravena tak, aby u hří dele _1_ vytvořila rozdělovači zónu pro uváděnou rozkladnou kyselinu z přívodu 5_.

   Do reaktoru je dále zaváděna rozkladná kyselina přívodem £, rozkládaný minerál přívodem 7_ a reakční produkt je odváděn výpustí J3. ^—

   Příklad 1

   Kontinuální rozklad fosforitu se provádí ve čtyřčlenné kaskádě reaktorů. V prvém reaktoru o průměru 2700 mm je na hřídeli £ turbínového míchadla 2 otáčejícího se s frekvencí otáčení t/min uchycen rozebíratelný horizontální rotační talíř £ o průměru 1400 mm. Talíř je uchycen 200 mm nad hladinou reakční směsi v reaktoru. Je opatřen oboustranně šesti žebry vysokými 30 mm. Zebra na horní straně jsou směrem ke středu zvýšena na 60 mm a ukončena 300 mm od středu talíře. Fosforit i rozklad ná kyselina dusičná jsou přivedeny přívody £ a 7_ do prostoru mezi talířem a stěnou reaktoru. Reakční směs opouští reaktor výpustí £ do druhého reaktoru. Talíř si nasává kapalinu ze vzniklé pěny a rozstřikuje ji odstředivou silou v horizontálním směru po celé ploše reaktoru, čímž dochází k rozrušování pěnové vrstvy.

   Příklad 2

   V kaskádě dle příkladu 1 je rozkládán jiný fosforit. Rozkladná kyselina dusičná je přiváděna přívodem £ ke středu talíře do rozdělovači zóny, která není opatřena žebry. Kyselina je pomocí talíře rozstřikována v horizontálním směru po celé ploše reaktoru, čímž dochází k rozrušení vrstvy pěny.

   VYNÁLEZU

   1. Způsob rozrušování pěny při rozkladu minerálů anorganickými kyselinami, zejména při rozkladu fosfátů, vápenců a dolomitů, vyznačený tím, že do vznikající pěny se odstředivou silou, v téže rovině, rozstřikují kapičky kapaliny.
2. 2. Způsob rozrušování pěny dle bodu 1, vyznačený tím, že se rozstřikuje kapalina obsažená v reaktoru nebo/a získaná přímo z rozrušované pěny.
3. 3. Způsob rozrušování pěny dle bodu 1, vyznačený tím, že se rozstřikuje anorganická kyaelina, jež je používána k rozkladu minerálů.
4. 4. Zařízení k provádění způsobu dle bodu 1, vyznačené tím, že sestává z rotačního horizontálního talíře /3/, opatřeného na obou stranách rovnými nebo prohnutými žebry /4/ a upevněného nad hladinou roztoku v reaktoru, s výhodou na hřídeli /1/ míchadla /2/ reaktoru.
5. 5. Zařízení k provádění způsobu dle bodu 3, vyznačené tím, že rotační horizontální talíř /3/, s výhodou půlený, je na horní straně vybaven žebry jen v obvodové části a střední část /5/ talíře bez žeber je uzpůsobena pro rozdělování natékající kyseliny.
6. 6. Zařízení dle bodu 5, vyznačené tím, že žebra /4/ na horní straně talíře jsou směrem ke středu dvakrát vyšší než žebro na obvodu a s výhodou jsou opatřena krycím kotoučem /9/, pro zamezení rozstřiku kapaliny vertikálním směrem.