FI59342C - Foerfarande och anordning foer infoerande och inblandning av en vaetska i ett vaesentligen vaetskeformigt medium - Google Patents

Description

rJ-SE— -1 ,., .... KUULUTUSJULKAISU c ft -7 A ft

Wfl w <,,>UTt*eeNINe$$K»IFT

C Patentti myönnetty 10 00 1931 (45) Patent meidelat (51) K*.Hc.Wa.3 B 01 F 3/08 // B 01 F 5/22 SUOMI—FINLAND 750tit (22) Hutamlip·»*· — AMttkntngtdtf 12.03*75 (23) AHoipftlvl—Gttt|gk#Ud«f 12.03.75 (41) Tulkit |ullcli«ial—»Uhrit offtmllg lH. 09.75

PltMltti- J* rukittuHhallfaf· (44) N«MMkalp«on μ kuuUuNtalMn pvm. — htant· odl regiuterttyraltan ' AiwSkan iittagd och «»tl.*krtft*n puMIcurad 30.Ot. 81 (32)(33)(31) «tueJkuut—fagM priortut 13.03-7^

Ranska-Frankrike(FR) 7U08520 (71) Rhone-Poulenc-Industries, 22, Avenue Montaigne, Paris 8e, Ranska-

Frankrike(FR) (72) Michel Barloy, Rouen, Ranska-Frankrike(FR) (7k) Berggren Oy Ab (5^) Menetelmä ja laite nesteen lisäämiseksi ja sekoittamiseksi olennaisesti nestemäiseen väliaineeseen - Förfarande och anordning för införande och inblandning av en vätska i ett väsentligen vätskeformigt medium

Keksinnön kohteena on menetelmä nesteen lisäämiseksi ja sekoittamiseksi olennaisesti nestemäiseen väliaineeseen sekä laite menetelmän soveltamiseksi; ne soveltuvat edullisesti syövyttävien nesteiden lisäämiseen sekoitettuun väliaineeseen, ja erityisesti reaktioväliai-neeseen, joka mahdollisesti suspensiona sisältää kiinteitä hiukkasia.

Koska syövyttävien nesteiden käsittely vaatii tiettyjä varotoimia ja jotta vältettäisiin paikalliset liian suuret väkevyydet, on välttämätöntä taata niiden tehokas dispersio. Tavallisesti käytetyillä, sumutintyyppisillä laitteilla saadaan kyllä aikaan hyvä hajaantuminen, mutta niillä ei yleensä voida sekoittaa sumutettua nestettä siihen nestemäiseen väliainekokonaisuuteen, johon ne lisätään.

Senpä vuoksi on usein tärkeätä, että sekoittaminen suoritetaan nopeasti, erityisesti silloin, jos lisätty neste osallistuu reaktioihin.

Syövyttävistä nesteistä väkevä rikkihappo on erittäin syövyttävää ja sen viskositeetti on erityisen korkea. Lisäksi sen synnyttämä lämpö veteen laimennettaessa on korkea ja tästä syystä sen lisääminen vettä sisältävään väliaineeseen synnyttää ylimääräisiä kaloreita, 2 59342 jotka on useassa tapauksessa eliminoitava.

Tämä tapaus tulee kysymykseen erityisesti valmistettaessa fosfori-happoa märkämenetelmällä. Tunnetuissa menetelmissä fosforipitoinen mineraali, rikkihappo ja laimea kierrätetty fosforihappo johdetaan reaktioastiaan, joka on varustettu sekoitusvälineillä, ja keitto, jonka muodostaa tuotetussa fosforihapossa suspensiona oleva kalsium-sulfaatti, poistetaan jatkuvasti määränä, joka on yhtä suuri kuin yhtä aikaa lisättyjen reaktioon osallistuvien aineiden kokonaistilavuus.

Fosfaatteja sisältävän mineraalin liukenemiseen tarvittavat väkevän rikkihapon määrät on johdettava jatkuvasti reaktiojärjestelmään, joka on tavallisesti reaktioastiassa. On edullista valita suljettu reaktioastia ja yksiosastoinen reaktioastia, esimerkiksi ranskalaisen patentin 1 125 849 mukainen laite.

Kalsiumfosfaatin liukeneminen on itsessään eksoterminen reaktio ja ylimääräisten kalorien tuomista siihen on valvottava tarkasti, jotta reaktioväliaine saadaan pidetyksi halutun lämpötila-alueen puitteissa. On ehdotettu rikkihapon lisäämistä sen jälkeen kun se on ensin laimennettu laimealla fosforihapolla järjestelmään liittyvässä laitteessa. Tällä tavoin laimennuksessa syntyvä lämpö saadaan eliminoiduksi varsinaisen reaktorin ulkopuolella, mutta sekoituslaitteet ovat työläitä ja syövyttävät voimakkaasti ja haponsaanto on niillä pieni.

Ja kun happojen ja mineraalin välillä tapahtuva reaktio on vielä hyvin nopea, sekoitusvyöhyke on paikka, jossa kalsiumsulfaatti saostuu, sillä kun on taipumus kerrostua läheisiin seinämiin synnyttäen katti-lakiveä, joka lisää korroosiota.

Jotta kaikkein tärkeimmät suotuisat olosuhteet saataisiin yhdistetyiksi, käytetään usein laitetta, jossa rikkihappo lisätään pääreaktio-astiaan vyöhykkeessä, jossa sekoitus on voimakkainta, ja koko reaktioastia jäähdytetään.

Keksinnön mukainen menetelmä eroaa tunnetuista menetelmistä siinä, että se mahdollistaa minkä tahansa nesteen suuremman määrän johtamisen olennaisesti nestemäiseen väliaineeseen taaten hyvin nopean sekoittumisen ja samalla seinämistä irrallaan tapahtuvan sekoittamisen ja tehokkaan kalorien säätelyn. Nämä olosuhteet ovat erityisen edul- 3 S9342 lisiä rikkihappoa lisättäessä. ^

Keksinnön mukaan saadaan aikaan menetelmä nesteen lisäämiseksi ja sekoittamiseksi säiliössä olevaan olennaisesti nestemäiseen väliaineeseen, jossa menetelmässä pyörivän sekoittimen avulla viedään säiliössä olevan väliaineen pinnan yläpuolelle alhaalta ylöspäin aina uusi osa mainittua, olennaisesti nestemäistä väliainetta, ja dispergoidaan tämä osa keskipakoisliikkeessä olevien, väliaineeseen ympyränmuotoisesti putoavien pisaroiden ensimmäisenä kerroksena, ja keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista, että neste johdetaan pystysuorana suihkuna, ylhäältä alaspäin, väliaineen suuntaisesti, ja että se saatetaan kohtaamaan pyörivä pinta, joka on asetettu nesteen radalle, olennaisesti nestemäisen väliaineen pinnan yläpuolelle ja kohtisuoraan sekoittimen pyörimisakseliin nähden siten, että nestesuihku muutetaan keskipakoisliikkeessä olevien pisaroiden toiseksi kerrokseksi, joka on olennaisesti vaakasuorassa mainittuun pintaan nähden, ja että sekoitus tapahtuu mainittujen kahden kerroksen leikkauspisteessä.

On edullista valita tasainen pyörivään sekoitusakseliin kiinnitetty pinta.

Menetelmä soveltuu myös edullisesti sellaiseen sekoitettavaan väliaineeseen, jossa on suspensiona kiinteitä hiukkasia.

Lisätty neste jäähdytetään edullisesti ilmavirralla, joka suunnataan kohtaan, jossa neste on nestepinnan yläpuolelle dispergoitu-neena, erityisesti kun keksinnön mukaista menetelmää sovelletaan rikkihapon johtamiseen olennaisesti nestemäiseen väliaineeseen.

Keksinnön mukainen menetelmä toteutetaan edullisesti siten, että valitaan sekoitin, jonka nesteeseen upotetussa alaosassa on kohoumia, jotka ovat sovitetut siten, että olennaisesti nestemäisen väliaineen uudelleen kierrätetty, pisarakerroksena nestepinnan yläpuolelle dispergoitunut osa saa paraboloidisen pyörintäliikkeen ja putoaa takaisin olennaisesti nestemäiseen väliaineeseen.

Keksinnön piiriin kuuluu myös laite keksinnön mukaisen menetelmän suorittamiseksi, jossa laitteessa on olennaisesti nestemäiseen väliaineeseen upotettu sekoitin väliaineen dispergoi- 4 59342 miseksi sen pinnan yläpuolella keskipakoisliikkeessä olevien pisaroiden muodostamaksi kerrokseksi, joka putoaa ympyränmuotoisesta takaisin olennaisesti nestemäiseen väliaineeseen ja laite on tunnettu siitä, että laitteeseen kuuluu sekoittimen akseliin olennaisesti kohtisuoraan sitä vastaan kiinnitetty levy ja elin lisättävän nesteen johtamiseksi olennaisesti pystysuunnassa levyn yläpintaan olennaisesti vaakasuoran keskipakoisliikkeessä olevien pisaroiden kerroksen muodostamiseksi, joka leikkaa olennaisesti nestemäisen väliaineen pisarakerroksen.

Keksintö ymmärretään paremmin seuraavassa selityksessä ja liitteenä olevissa piirustuksissa esitettyjen sovellutusesimerkkien avulla.

Kuviossa 1 on leikkauskuva laitteesta, jonka muodostaa pyörivä sekoitin, jonka ei esitetyn moottorin pyörittämä akselivarsi 1 on varus- 5 59342 tettu säteensuuntaisilla siivekkeillä 2, jotka ovat osittain uponneina nestemäiseen väliaineeseen 3, ja tasaisella pinnalla 4, johon avautuu elin 5, jonka kautta pystysuora nestesuihku 6 tulee. Elimenä 5 on tässä aivan yksinkertaisesti putki. Säteensuuntaiset siivekkeet ovat tässä esimerkissä taivutetut 70° kulmaan pystysuoraan nähden. Keksinnön puitteissa voitaisiin käyttää myös mitä tahansa muuta sinänsä tunnettua laitetta, jolla kyettäisiin aikaansaamaan ylöspäin nouseva liike, kuten vaakasuorilla siivekkeillä varustettua sekoitin-ta, tai kiertomäntäpumppua, kiertomäntäturbiinia, potkuria jne. Viitenumerolla 2 merkitty laite on tässä suunnilleen korkeutensa puolikkaan osalta upotettuna.

Viitenumerolla 7 on merkitty nestettä, joka on vaakasuoraan disper-goitujen pisaroiden muodostamana kerroksena, ja viitenumerolla 8 nestemäisen väliaineen pisaroiden muodostamaa kerrosta tai kerroksia. Viitenumerolla 9 on merkitty vyöhykettä, jossa nämä kaksi nestettä sekoittuvat.

Kuviossa 2 nähdään leikkauskuva laitteesta, joka edustaa erästä toista sovellutusesimerkkiä. Elin 5, joka mahdollistaa nesteen 6 tulon, on toteutettu taivutetun putken avulla, joka on liitetty sekoitti-men 1 pyörintäakselin kanssa samankeskiseen putkeen 10. Pystysuora nestesuihku, jonka poikkileikkaus on tässä renkaanmuotoinen, osuu pintaan 4 kuten ensimmäisessäkin sovellutusesimerkissä, ja muodostaa samanmuotoisen pisarakerroksen 7 kuin aikaisemminkin.

Akselivarsi 1 on alaosastaan varustettu tässä potkurilla 11. Nestemäinen väliaine imetään ja se leviää samanmuotoisena pisarakerroksena tai pisarakerroksina kuin aikaisemminkin. Sekoittuminen tapahtuu vyöhykkeessä 9 edellä selitetyllä tavalla.

Kuviossa 3 on leikkauskuva laitteesta, joka edustaa kolmatta edullista sovellutusesimerkkiä. Nesteen 6 tulon mahdollistava elin 5 on tässä pyörivän akselivarren 1 keskustaan tehty sylinterinmuotoinen aukko 5·

Aukon 5 sulkee sen alaosasta pinta 4. Aukkoon 5 johdettu neste tulee aukoista 12, jotka on tehty samalla tavoin kuin edellä sovitetun pinnan 4 sulkeman sylinterimäisen kappaleen 5 juureen. Imetty nestemäisen väliaineen osa dispergoidaan samanmuotoisena kerroksena tai ker- - , 6 59342 roksina kuin edellisessä sovellutusesimerkissä ja sekoittuminen tapahtuu samalla tavoin vyöhykkeessä 9.

Valittiinpa nesteen syöttötavaksi mikä sovellutusesimerkki tahansa, havaitaan, että nestemäisen väliaineen sekoittaminen on erittäin tehokasta ja sen vuoksi voidaan sekoittaa suuriakin nestemääriä. Erityisesti huomattakoon, että minkäänlaista paikallista ylikyllästymistä ei havaita fosforihappoa valmistettaessa, ei myöskään lämpötilan paikallista ja kontrolloimatonta nousua.

Keksinnön mukainen laite, olipa se mikä tahansa sovellutusesimerkeistä tai niiden tekninen vastine, voidaan sovittaa fosforihapon valmistus-laitteistoon, joka käsittää sopivat reaktioväliaineen pinnan jäähdytyslaitteet; voidaan esimerkiksi käyttää ilmanpuhdistajaa, joka on sijoitettu keiton pinnan ja reaktioastian kannen väliseen tilaan; tällä tavoin rikkihapon laimennus tapahtuu kohdassa, jossa nestemäinen happo sekoittuu dispergoituneena olevaan reaktiokeittoon ja tällöin laimennuksesta syntyvä lämpö eliminoituu tehokkaasti samassa kohdassa, jossa se syntyy.

Keksinnön mukainen nesteen syöttölaite on rakenteeltaan hyvin yksinkertainen, mikä tekee sen valmistamisen ja huollon taloudelliseksi. Tämä etu, joka on erityisen tärkeä rikkihappoa syötettäessä, esimerkiksi valmistettaessa fosforihappoa märkämenetelmällä, ilmenee tietysti kaikissa muissakin keksinnön puitteissa mahdollisissa sovellutuksissa.

Seuraavassa esitetään keksinnön valaisemiseksi kaksi sovellutusesimerkkiä, joihin keksintö ei kuitenkaan rajoitu.

Esimerkki 1

Valmistettaessa jatkuvalla märkämenetelmällä fosforihappoa käytetään kuvion 1 mukaista laitteistoa, joka käsittää reaktioastian, joka on varustettu sopivilla ei esitetyillä laitteilla (fosfaattia sisältävän mineraalin ja kierrätetyn laimean fosforihapon tuloputken, keiton poistolaitteen, kannen, keskisekoittimen sekä muut siihen liittyvät laitteet).

Varren, joka pyörii 70 kierrosta minuutissa, liikuttama sekoitin on osaksi upotettuna keittoon ja suihkuttaa sen pinnan yläpuolelle josta 59342 se hajaantuu hienoina pisaroina tasaisesti ympyrään, jonka läpimitta on noin 3 metriä.

Putkesta 5 johdetaan 40°C:ssa rikkihappoa 10 m^/h.

Huolimatta rikkihapon laimennuslämmöstä sekoitusvyöhykkeen lämpötila pysyy 85°C:n alapuolella, vaikka laitteeseen liittyvää jäähdytystä ei olekaan. Jos käytetään ilmanpuhdistajatyyppistä jäähdytyslaitetta, sekoitusvyöhykkeen lämpötila saadaan pysymään alempana, nimittäin 80°C:ssa. Reaktioastian keskimääräinen lämpötila on 75°C ja saostunut kalsiumsulfaatti on dehydratoituna.

Vertailun vuoksi mainittakoon, että valmistettaessa fosforihappoa siten, että rikkihappo ja kierrätetty fosforihappo sekoitettiin tunnetuntyyppisessä sekoittimessa, havaittiin, että sekoitus lämpötila nousee aina 110°C:een sekoittimessa, joka on sitä paitsi otollinen paikka kattilakiven syntymiselle ja korroosiolle.

Esimerkki 2

Samanlaisessa laitteessa kuin esimerkissä 1 fosforihapon valmistamiseksi jatkuvalla märkämenetelmällä käytetään kaaviomaisesti kuviossa 2 esitetyntyyppistä laitetta, jossa reaktioväliaineen päällä on kansi noin 1 metrin korkeudella sen pinnasta. Reaktioväliaineen pinta voi vaihdella noin 10 cm keskitason ylä- ja alapuolella haittaamatta laitteen toimintaa. Varren, joka pyörii 1*150 kierr./min, liikuttama sekoitin on upotettuna 200-500 mm:n korkeudelta, se imee keittoa suunnilleen 400 m^/h ja suihkuttaa sen tasaisesti jakautuneina pieninä pisaroina.

Putkesta 5 johdetaan rikkihappoa sama määrä kuin edellisessä esimerkissä. Sekoitusvyöhykkeen lämpötila on 80°C, koko reaktioväliaineen keskilämpötila on noin 75°C ja se on käytännöllisesti katsoen homogeenista.

Claims (8)

1. 8 59342
2. 1. Menetelmä nesteen lisäämiseksi ja sekoittamiseksi säiliössä olevaan olennaisesti nestemäiseen väliaineeseen, jossa menetelmässä pyörivän sekoittimen avulla viedään säiliössä olevan väliaineen pinnan yläpuolelle alhaalta ylöspäin aina uusi osa mainittua, olennaisesti nestemäistä väliainetta, ja dispergoidaan tämä osa keskipakoisliikkeessä olevien, väliaineeseen ympyränmuotoisesti putoavien pisaroiden ensimmäisena kerroksena, tunnettu siitä, että neste johdetaan pystysuorana suihkuna, ylhäältä alaspäin, väliaineen suuntaisesti, ja että se saatetaan kohtaamaan pyörivä pinta, joka on asetettu nesteen radalle, olennaisesti nestemäisen väliaineen pinnan yläpuolelle ja kohtisuoraan sekoittimen pyörimisakseliin nähden siten, että nestesuihku muutetaan keskipakoisliikkeessä olevien pisaroiden toiseksi kerrokseksi, joka on olennaisesti vaakasuorasssa mainittuun pintaan nähden, ja että sekoitus tapahtuu mainittujen kahden kerroksen leikkauspisteessä.
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pinta on tasainen ja kiinnitetty sekoittimen akseliin.
4. 3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että olennaisesti nestemäisessä väliaineessa on suspensiona kiinteitä hiukkasia. H. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lisättävä neste jäähdytetään ilmavirran avulla, joka kohdistetaan paikkaan, jossa neste on dispergoituna nestemäisen väliaineen pinnan yläpuolella.
5. 5. Laite patenttivaatimuksen 1 tai 3 mukaisen menetelmän toteuttamiseksi jatkuvana, jossa laitteessa on olennaisesti nestemäiseen väliaineeseen (3) upotettu sekoitin (2, 11) väliaineen dispergoi-miseksi sen pinnan yläpuolella keskipakoisliikkeessä olevien pisaroiden muodostamaksi kerrokseksi (8), joka putoaa ympyränmuotoisesti takaisin olennaisesti nestemäiseen väliaineeseen, tunnettu siitä, että laitteeseen kuuluu sekoittimen (2, 11) akseliin olennaisesti kohtisuoraan sitä vastaan kiinnietty levy (k) ja elin lisättävän nesteen (6) johtamiseksi olennaisesti pystysuunnassa levyn (¾) yläpintaan olennaisesti vaakasuoran keskipa- 9 59342 koisliikkessä olevien pisaroiden kerroksen (7) muodostamiseksi, joka leikkaa olennaisesti nestemäisen väliaineen pisarakerroksen (8).
6. 6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen laite, tunnettu siitä, että elin lisättävän nesteen (6) johtamiseksi levyn (4) yläpintaan käsittää lähelle sekoittimen (2) akselia (1) sovitetun olennaisesti pystysuoran putken (5), jonka alapää avautuu levyn (4) yläpintaan.
7. 7. Patenttivaatimuksen 5 mukainen laite, tunnettu siitä, että elin nesteen (6) johtamiseksi levyn (4) yläpintaan käsittää sekoittimen (11) akselin (1) kanssa samankeskisen ja sitä välitiloin ympäröivän vaipan (10), jonka yläpää on suljettu ja alapää on erotettu levyn (4) yläpinnasta säädettävällä raolla, jolloin vaippaan (10) on yhdistetty lisättävän nesteen syöttöputki (5).
8. 8. Patetnttivaatimuksen 5 mukainen laite, tunnettu siitä, että elin nesteen (6) johtamiseksi levyn (4) yläpintaan käsittää sekoittimen (11) onton akselin (5), jonka vaipassa on levyn (4) yläpuolella aukkoja (12).