ITMI981809A1 - Apparecchiatura per l'allontanamento sotto pressione ridotta di solventi da prodotti chimici - Google Patents

Description

Descrizione dell’invenzione avente per titolo:

“APPARECCHIATURA PER L'ALLONTANAMENTO SOTTO PRESSIONE RIDOTTA DI SOLVENTI DA PRODOTTI CHIMICI”

La presente invenzione si riferisce ad un'apparecchiatura perfezionata per la separazione, mediante evaporazione sotto pressione ridotta, dei solventi dai prodotti chimici disciolti in detti solventi. Più particolarmente la presente invenzione concerne apparecchiature per l'evaporazione di solventi da prodotti chimici, che richiedano una manutenzione ridotta rispetto a quella prevista per le apparecchiature convenzionali. E' noto che, per l'allontanamento del solvente da prodotti chimici, ottenuti sotto forma di soluzione, si ricorre normalmente alla separazione del solvente per distillazione o evaporazione dello stesso a temperature elevate. Qualora si vogliano raggiungere elevate purezze di prodotti si ricorre alla distillazione o evaporazione a pressione ridotta ciò che permette di operare a temperature più basse e ridurre notevolmente il contenuto di solvente che rimane nel prodotto.

Tipicamente le apparecchiature dove viene effettuata la purificazione dei prodotti mediante evaporazione sotto pressione ridotta del solvente sono contenitori dove viene alimentata in continuo la soluzione del prodotto ad una certa altezza dal fondo dell'apparecchiatura, il condotto di aspirazione del solvente evaporato si trova nella parte alta dell'apparecchiatura, mentre, dal basso, viene recuperato il prodotto privo di solvente che può trovarsi allo stato solido oppure può essere allo stato fuso in dipendenza della temperatura alla quale è condotta l'evaporazione e del punto di fusion 3⁄4eL del prodotto.

Questo trattamento è particolarmente delicato quando si operi su elevate quantità di materiali prodotti in continuo, come ad esempio negli impianti per la produzione di fertilizzanti, ed in particolare gli impianti di sintesi di urea, le cui capacità superano in genere le 1000 tonnellate al giorno.

E', infatti, noto che l'urea, prodotta per sintesi da ammoniaca ed anidride carbonica, viene ottenuta come soluzione acquosa concentrata, dalla quale l'acqua viene allontanata per evaporazione, generalmente in più stadi. L'eliminazione spinta dell'acqua dall'urea, che viene realizzata nell'ultimo stadio di evaporazione, avviene su una massa di urea fusa contenente modeste quantità di acqua. In queste condizioni l'allontanamento del solvente è assai tumultuoso con formazione di spruzzi e goccioline del prodotto fuso che, solidificandosi, si depositano sulle pareti dell'evaporatore o concentratore sotto vuoto e del condotto di aspirazione, collegato con la linea del vuoto che assicura il mantenimento della pressione ridotta all'intemo dell'apparecchiatura.

Il deposito del materiale sulle pareti del condotto di aspirazione conduce all'intasamento del tubo con la conseguente necessità di fermare la linea ed asportare i depositi formatisi sulle pareti del condotto.

Problemi analoghi a quelli descritti sopra e relativi alla disidratazione spinta dell'urea si presentano in tutti i casi nei quali si debba allontanare il solvente da prodotti solidi che, nelle condizioni di evaporazione sotto vuoto del solvente, si trovino allo stato di massa fusa. Si è fatto specifico riferimento agli impianti di produzione di urea, in quanto in detti impianti gli inconvenienti relativi alla conduzione del trattamento di purificazione del prodotto mediante evaporazione sotto vuoto dell'acqua sono particolarmente sentiti anche in considerazione delle notevoli quantità di prodotti in gioco e degli aspetti economici legati alia fermata di impianti di tali dimensioni.

Esiste quindi la necessità di disporre di apparecchiature per l'effettuazione di purificazioni di prodotti chimici mediante evaporazione sotto vuoto di solventi, che possano operare su prodotti allo stato fuso, evitando la formazione di depositi sulle pareti dei condotti di aspirazione e, comunque l'intasamento della linea del vuoto e ridurre quindi il numero delle fermate della sezione di evaporazione del solvente o concentrazione del prodotto.

E' stato ora trovato che è possibile evitare o, comunque ridurre in gran misura gli inconvenienti, sinora lamentati con le apparecchiature convenzionali, di concentrazione di prodotti o di eliminazione di solventi mediante evaporazione sotto pressione ridotta, utilizzando apparecchiature modificate che costituiscono l'oggetto della presente invenzione. Queste apparecchiature possono essere progettate e costruite appositamente oppure possono essere realizzate modificando, in misura semplice, le apparecchiature esistenti.

Secondo un primo modo di realizzazione dell'invenzione, le apparecchiature per l'allontanamento del solvente da prodotti chimici mediante evaporazione dello stesso sono costituite da evaporatori di tipo convenzionale che prevedono un ingresso della miscela del prodotto con il solvente da separare mediante evaporazione sotto pressione ridotta, un condotto di uscita del prodotto chimico privo del solvente e un condotto di aspirazione collegato con la linea del vuoto, nel quale un elemento metallico piatto, di superficie superiore a quella della sezione del condotto di aspirazione, viene disposto di fronte all'ingresso del condotto di aspirazione e a breve distanza da detto ingresso. L'elemento metallico piatto è vantaggiosamente della stessa forma della sezione del condotto di aspirazione collegato con la linea del vuoto, ma di superficie maggiore e tale che il rapporto fra dette superfici sia compreso tra 1,1:1 e 10:1. Preferibilmente esso è di forma circolare e concavo.

Preferibilmente l'elemento metallico piatto ha una forma bombata per riprendere la forma della superficie superiore dell'evaporatore.

La distanza fra l'elemento metallico piatto e l'ingresso del condotto di aspirazione collegato con la linea del vuoto non costituisce un fattore strettamente critico e può variare in funzione del rapporto fra le superfici dell'elemento metallico piatto e la sezione del condotto di aspirazione, e della pressione di esercizio che regna nell'evaporatore. Vantaggiosamente tale distanza è compresa tra 5 e 20 cm. La presenza dell'elemento metallico piatto di fronte all'ingresso del condotto di aspirazione impedisce l'ingresso nel condotto delle particelle di materiale che è trascinato dal solvente. Il materiale trasportato urta contro la superficie inferiore dell'elemento metallico piatto, si deposita, in parte, su detta superficie e ricade all'interno dell'evaporatore quando lo strato depositato raggiunge valori elevati. L'elemento metallico piatto deve essere di materiale resistente all'azione aggressiva del prodotto che deve essere separato dal solvente e preferibilmente sarà della stessa natura del materiale utilizzato per le superfici interne dell'evaporatore. L'elemento metallico piatto potrà essere fissato alla parete interna dell'evaporatore con qualunque mezzo noto nella tecnica, ad esempio mediante viti e bulloni o per saldatura. Preferibilmente l'elemento metallico piatto verrà fissato con bullonatura ad attacco a baionetta che permette un rapido distacco e montaggio dell'elemento in occasione della pulizia periodica dello stesso. I sistemi di fissaggio saranno anch'essi di materiali resistenti all'azione del solvente e del prodotto da purificare nelle condizioni di trattamento e preferibilmente saranno dello stesso materiale dell'elemento metallico piatto.

Secondo un'ulteriore realizzazione dell'apparecchiatura secondo l'invenzione la porzione iniziale del condotto di aspirazione, che collega l'evaporatore con la linea del vuoto, è provvisto di un agitatore rotante a piatti o tubi forati concentrici le estremità dei quali si estendono fino alla superficie della parete interna del condotto stesso. Con tale realizzazione le particelle di prodotto fuso, trascinate dal vapore del solvente, che non vengono bloccate dall'elemento metallico piatto e tendono a depositarsi sulle pareti interne del condotto di aspirazione, possono essere distaccate dalle estremità dei piatti o tubi concentrici rotanti dell'agitatore e ricadono aH'intemo dell'evaporatore stesso.

Anche i materiali che costituiscono detti agitatori dovranno essere della stessa natura di quelli che costituiscono l'elemento metallico piatto.

L'invenzione verrà meglio compresa dalla descrizione che segue di alcune realizzazioni preferite dell'invenzione e con l'aiuto dei disegni allegati, descrizione e disegni che non devono essere intesi come limitativi dell'invenzione.

Nei disegni:

La figura 1 è una vista laterale in sezione di un evaporatore o concentratore sotto vuoto di tipo convenzionale.

La figura 2 è una vista schematica laterale in sezione dell'evaporatore della figura 1 provvisto dell'elemento metallico piatto secondo l'invenzione.

La figura 3 è una vista schematica laterale di un'ulteriore realizzazione di un evaporatore secondo l'invenzione provvisto di elemento metallico piatto e dell'agitatore disposto aH'intemo del condotto di aspirazione per l’altezza desiderata.

Le figure 4 e 5 sono viste schematiche di agitatori utilmente impiegabili nell'evaporatore della figura 3.

Nelle figure gli stessi componenti o componenti analoghi sono indicati con gli stessi riferimenti numerici.

Nella Figura 1 con 1 è indicato il corpo del concentratore o evaporatore sotto vuoto munito di un condotto di aspirazione 2 collegato con la linea del vuoto attraverso condensatori non rappresentati in figura.

Per la descrizione del funzionamento dell'apparecchiatura si farà riferimento, a titolo di esempio alla purificazione dell'urea, fermo restando che l'apparecchiatura può essere utilizzata per la purificazione, mediante evaporazione del solvente, di altri prodotti chimici.

La soluzione di urea che ha subito in precedenza un primo trattamento per l'allontanamento del solvente e che ha un contenuto di urea superiore al 90% entra nell'evaporatore attraverso il condotto 3 e raggiunge all'interno dell'evaporatore il livello rappresentato dalla linea tratteggiata 4. La temperatura della massa fusa di urea è di 135-145°C circa. La pressione che regna all'interno dell'evaporatore è inferiore a 0,1 bar assoluti, pertanto l'acqua residua, insieme a piccole quantità di anidride carbonica e ammoniaca disciolte nell'urea fusa o formatesi per decomposizione dell'urea lasciano la massa fusa e vengono allontanate attraverso il condotto 2.

L'urea fusa con un contenuto di acqua inferiore allo 0,5% viene recuperata attraverso il condotto e inviata alle sezioni di finitura quali prilling, granulazione ecc.

La figura 2 mostra il dispositivo secondo l'invenzione munito dell'elemento metallico piatto 6 disposto di fronte all'ingresso del condotto di aspirazione 2. L'elemento metallico 6 presenta in questo caso una forma a calotta analoga a quella della superficie superiore dell'evaporatore 1. Le gocce di liquido che si sviluppano dalla massa fusa insieme con il vapore incontrano la superficie dell'elemento metallico 6 e si depositano su di esso mentre i vapori, costretti a passare all'esterno della superficie dell'elemento metallico, si allontanano attraverso il condotto 2.

La figura 3 illustra l'apparecchiatura secondo l'invenzione munita, oltre che dell'elemento metallico piatto 6 anche di un dispositivo rotante 7 inserito all' interno del condotto di aspirazione 2 che permette di impedire ulteriormente la formazione di depositi sulle pareti del condotto di aspirazione 2.

Infatti il dispositivo rotante 7 sarà costituito da un agitatore a piatti o a tubi forati di dimensioni solo leggermente inferiori a quelle del condotto di aspirazione, per cui il movimento di rotazione degli stessi impedirà la formazione di depositi delle particelle eventualmente trascinate oltre l'ostacolo costituito dall'elemento metallico piatto 6 o provocherà il distacco di quelle depositate sulla superficie interna del condotto 2.

Le figure 4 e 5 mostrano i particolari degli agitatori utilmente impiegabili nell'apparecchiatura secondo l'invenzione. In particolare la figura 4 mostra un agitatore a piatti forati, mentre la figura 5 mostra un agitatore a tubi forati.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Apparecchiatura per l'allontanamento del solvente da prodotti chimici mediante evaporazione dello stesso costituite da evaporatori (1) che prevedono: un ingresso (3) della miscela del prodotto con il solvente da separare mediante evaporazione sotto pressione ridotta, un condotto di uscita (5) del prodotto privo del solvente e un condotto di aspirazione (2) collegato con la linea del vuoto, caratterizzata dal fatto che un elemento metallico piatto (6), di superficie superiore a quella della sezione del condotto di aspirazione (2), viene disposto di fronte all'ingresso del condotto di aspirazione (2) e a breve distanza da detto ingresso.
2. 2. Apparecchiatura per l'allontanamento del solvente da prodotti chimici mediante evaporazione dello stesso secondo la rivendicazione, 1 caratterizzata dal fatto che l'elemento metallico piatto (6) ha una forma leggermente bombata che può variare con la forma della sommità del concentratore.
3. 3. Apparecchiatura per l'allontanamento del solvente da prodotti chimici mediante evaporazione dello stesso secondo le rivendicazioni 1 o 2, caratterizzata dal fatto che, il rapporto fra la superficie dell'elemento metallico piatto e quella della sezione del condotto di aspirazione 2 è compresa tra 1 , 1 : 1 e 10: 1.
4. 4. Apparecchiatura per l'allontanamento del solvente da prodotti chimici mediante evaporazione dello stesso secondo le rivendicazioni da 1 a 3, caratterizzata dal fatto che la distanza fra l'elemento metallico piatto (6) e l'ingresso del condotto di aspirazione (2) è compresa tra 5 e 20 cm.
5. 5. Apparecchiatura per l'allontanamento del solvente da prodotti chimici mediante evaporazione dello stesso secondo le rivendicazioni da 1 a 4, caratterizzata dal fatto che l'elemento metallico piatto (6) è dello stesso materiale che costituisce le superfìci interne dell'evaporatore (1).
6. 6. Apparecchiatura per l’allontanamento del solvente di prodotti chimici mediante evaporazione dello stesso secondo le rivendicazioni da 1 a 4 caratterizzato dal fatto che l’elemento metallico piatto è di materiale diverso da quello che costituisce le superfici interne dell’evaporatore.
7. 7. Apparecchiatura per l'allontanamento del solvente da prodotti chimici mediante evaporazione dello stesso secondo le rivendicazioni da 1 a 5, caratterizzata dal fatto che l'elemento metallico piatto (6) è fissato alla superfìcie interna dell'evaporatore, con bullonatura, con saldature e con attacchi a baionetta, per facilitare il montaggio e lo smontaggio.
8. 8. Apparecchiatura per l'allontanamento del solvente da prodotti chimici mediante evaporazione dello stesso secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che un dispositivo rotante (7) è disposto all'intemo del condotto di aspirazione (2) per l’altezza desiderata.
9. 9 . Apparecchiatura per l'allontanamento del solvente da prodotti chimici mediante evaporazione dello stesso secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che il dispositivo rotante (7) disposto all'intemo del condotto di aspirazione (2) è un agitatore a dischi forati o a tubi forati di sezione leggermente inferiore alla sezione del condotto di aspirazione (2) .
10. 10. Uso dell'apparecchiatura secondo le rivendicazioni precedenti per l'allontanamento dell'acqua da soluzioni concentrate di urea proveniente da impianti di sintesi della stessa.