ITMI991679A1 - Metodo per l'essicamento di acido borico - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

Nel suo aspetto più generale, la presente invenzione si riferisce alla produzione su scala industriale di acido borico in forma di polvere.

In particolare l’invenzione riguarda un metodo per l’essiccamento di acido borico umido proveniente da impianti di concentrazione e centrifugazione.

L’acido borico è un composto di notevole importanza industriale per i suoi molteplici impieghi. Esso viene infatti utilizzato come additivo neH’industria della ceramica, della porcellana, del cemento, del vetro, del cuoio, dei saponi, dei cosmetici, dei colori, dell’acciaio ecc. E’ usato anche nell’industria farmaceutica come astringente e antisettico.

L’acido borico viene preparato industrialmente con diversi metodi, tra i quali l’acidificazione con acido cloridrico di soluzioni bollenti sature di borace (Na2B407· 10H2O).

In Italia la produzione di acido borico viene effettuata sfruttando i cosiddetti “soffioni boraciferi” che sono i residui di un’attività vulcanica esistita alla fine del periodo terziario e consistono di un fluido ad alta temperatura (140-205°C) composto per il 94% in volume di vapor acqueo e, per il rimanente, da vari gas, fra i quali quello quantitativamente più importante è l’anidride carbonica. I vapori condensati contengono circa 500 mg di acido borico per Kg.

Il vapore dei soffioni, naturali o trivellati artificialmente, viene raccolto in grandi collettori e quindi fatto passare negli apparecchi di prima concentrazione. L’acqua di condensa del vapore, in cui l’acido borico è disciolto, viene passata in torri di rettificazione, dalle quali si recupera ammoniaca. Per ulteriori concentrazioni si ottiene l’acido borico, che viene purificato per cristallizzazione da acqua.

L’acido borico cristallizzato viene poi separato per centrifugazione dalle acque madri ed essiccato.

L’essiccamento viene generalmente effettuato mediante essiccatori convenzionali ad aria calda (ad es. essiccatori a tamburo rotante, a nastro ecc.). In tali essiccatori l’acido borico umido proveniente dalla centrifugazione, che contiene circa 8-10% di acqua, viene portato ad un contenuto secco del 99% circa ed avviato al confezionamento .

Prima del confezionamento, tuttavia, esso viene addizionato di acido metaborico in quantità pari a circa il 2% del peso. Ciò viene fatto per salvaguardare le proprietà di scorrimento della polvere di acido borico, che altrimenti sarebbero in breve tempo compromesse a causa della igroscopicità dello stesso, che a lungo andare porta al’impaccamento parziale o totale della polvere.

L’acido metaborico aggiunto è in grado infatti di assorbire l’umidità trasformandosi gradatamente in acido borico.

Tuttavia non sempre si riesce ad ottenere una miscelazione dell’acido metaborico all’acido borico sufficientemente omogenea da garantire la protezione di quest’ultimo dall’umidità. Inoltre, quand’anche si riesca ad ottenere una miscelazione omogenea, si possono comunque verificare, a lungo andare, fenomeni di demiscelazione locale (ad esempio in seguito a sollecitazioni meccaniche durante il trasporto della polvere), i quali innescano il processo di assorbimento di umidità da parte dell’acido borico, con progressivo peggioramento delle caratteristiche di scorrimento della polvere, fino a giungere al totale impaccamento della stessa.

Il problema alla base della presente invenzione è quello di mettere a disposizione un procedimento per l’essiccamento di acido borico che consenta di ottenere un prodotto in polvere dotato di adeguate proprietà di scorrimento, eliminando il ricorso alla fase addizionale dell’aggiunta di acido metaborico e ovviando agli inconvenienti connessi a tale operazione.

Un tale problema viene risolto, secondo l’invenzione, da un metodo per l’essiccamento di acido borico che comprende le fasi di:

- mettere a disposizione un turboessiccatore comprendente un corpo tubolare cilindrico munito di una camicia riscaldante, di aperture di ingresso e di uscita e di un rotore palettato girevolmente supportato al suo interno,

- alimentare un flusso continuo di acido borico in polvere con un contenuto di umidità dell’8-12% in detto turboessiccatore, la cui temperatura di parete varia da 140 a 170°C ,

- sottoporre detto flusso di polvere di acido borico all’azione meccanica di detto rotore palettato posto in rotazione ad una velocità di almeno 200 giri al minuto, con conseguente centrifugazione delle particelle di polvere contro detta parete riscaldata e trasporto delle stesse verso detta apertura di uscita,

-scaricare in continuo un flusso di un prodotto in polvere costituito da acido borico contenente almeno il 2% di acido metaborico e avente un contenuto di umidità inferiore o uguale a 1% .

Preferibilmente nel turboessiccatore viene alimentato anche un flusso di gas, ad esempio aria, in equicorrente al flusso di polvere di acido borico e riscaldato ad una temperatura di 140-170°C.

La velocità di rotazione del rotore palettato è preferibilmente compresa fra 200 e 1500 giri/ minuto.

La portata del flusso di acido borico in ingresso nel turboessiccatore è generalmente compresa fra 150 e 400 Kg/h e quella del flusso di gas fra 200 e 400 Nm3/h.

La granulometria delle particelle di acido borico alimentate nel turboessiccatore è generalmente compresa fra 100 e 800 μm.

La polvere di acido metaborico in uscita dal turboessiccatore presenta un contenuto di acido metaborico preferibilmente compreso fra 2 e 8%.

Conducendo l’essiccamento di acido borico in forma di polvere umida secondo il metodo sopra descritto, si è sorprendentemente constatato che non solo è possibile essiccare l’acido borico in polvere con una efficienza di gran lunga superiore a quella dei metodi usati nella tecnica nota ma si ottiene anche un prodotto che non necessita di alcuna additivazione con acido metaborico, in quanto già contenente la necessaria quantità di acido metaborico.

E’ da notare inoltre che il prodotto ottenuto con il metodo secondo la presente invenzione, a differenza di quelli fin qui ottenuti con i metodi noti, non è una mera miscela di acido borico e acido metaborico, bensì è una polvere costituita da granelli, i quali sono individualmente rivestiti da una sorta di pellicola di acido metaborico.

Di conseguenza la protezione dei singoli granuli nei confronti deH’umidità atmosferica è la massima possibile e non possono aver luogo i fenomeni di demiscelazione sopra accennati con riferimento ai metodi della tecnica nota.

Ulteriori vantaggi del metodo secondo la presente invenzione risulteranno maggiormente dalla descrizione di una sua modalità di attuazione, fornita qui di seguito a titolo illustrativo e non limitativo, con riferimento al disegno qui allegato, che illustra in maniera schematica un’apparecchiatura per l'esecuzione del presente metodo.

Facendo riferimento a tale disegno, l’apparecchiatura utilizzata per l’essiccamento di acido borico è del tipo comunemente denominato “turboessiccatore” (prodotto, ad esempio, dalla ditta VOMM Impianti e Processi di Rozzano (MI))e comprende essenzialmente un corpo 1 tubolare cilindrico chiuso alle contrapposte estremità da fondi 2,3 e munito di una camicia 4 riscaldante coassiale destinata ad essere percorsa da un fluido, ad es. olio diatermico.

II corpo 1 tubolare presenta un’apertura 5 di ingresso per l’acido borico in polvere da essiccare e un'apertura 6 di uscita per il prodotto essiccato, che comunica attraverso un condotto 7 con un separatore a ciclone 8.

All’interno del corpo 1 tubolare è girevolmente supportato un rotore 9 palettate . Le pale 10 di questo rotore sono disposte elicoidalmente ed orientate in modo tale da centrifugare e simultaneamente trasportare verso l’uscita il prodotto sottoposto a trattamento. Un motore 13 provvede a far ruotare il rotore 9 a velocità compresa fra 200 e 1500 giri/minuto, preferibilmente 400-600 giri/min.

Per motivi tecnici contingenti il turboessiccatore può ovviamente presentare più di un’apertura di ingresso.

Un flusso di acido borico in polvere con un contenuto di umidità di 8-12% viene alimentato in continuo nel turboessiccatore attraverso l’apertura di ingresso 5 . I granuli di polvere umida di acido borico vengono centrifugati dalle pale del rotore, sin dal loro ingresso nel turboessiccatore, contro la parete interna riscaldata e vengono contemporaneamente convogliati verso l’apertura di uscita grazie aH’orientamento elicoidale delle suddette pale.

Quando le particelle di polvere di acido borico, per effetto dell’azione di centrifugazione esercitata dalle pale del rotore, giungono a contatto con la parete del corpo tubolare riscaldata ad elevata temperatura, cedono istantaneamente l’acqua ad esse legata. Inoltre, negli strati superficiali dei granelli di acido borico , grazie all’elevata energia termica ceduta dalla parete riscaldata del corpo tubolare e all’elevata energia cinetica impartita ai granelli dalle palette del rotore, avviene altresì la disidratazione dell’acido borico ad acido metaborico. I granuli della polvere in uscita dal turboreattore sono pertanto costituiti essenzialmente da un nucleo di acido borico rivestito da un sottile strato di acido metaborico. La presenza di questo strato superficiale di acido metaborico garantisce il mantenimento nel tempo di adeguate proprietà di scorrimento della polvere di acido borico, eliminando ogni rischio di impaccamento della stessa.

Dopo un tempo di permanenza nel turboessiccatore variabile da 15 a 60 secondi, viene scaricato in continuo attraverso l’apertura 6 di uscita un flusso del suddetto prodotto costituito da particelle di acido borico rivestite di acido metaborico, nelle quali il contenuto di acido metaborico varia da 2 a 8% ed il contenuto di umidità è inferiore o uguale a 1%. Il prodotto in uscita dal turboessiccatore , che ha una temperatura di circa 80-90°C, viene infine inviato al separatore a ciclone 8.

Per aumentare ulteriormente l’efficienza del metodo di essiccamento secondo l’invenzione, è possibile alimentare, ad esempio attraverso l’apertura 5 di ingresso un flusso di gas, preferibilmente aria, riscaldato ad una temperatura di 140-170°, in equicorrente al flusso di polvere umida di acido borico

ESEMPIO

Utilizzando l’apparecchiatura descritta schematicamente più sopra e seguendo il metodo dell’invenzione, acido borico in polvere di granulometria compresa fra 200 e 400 μm, proveniente da un panello di centrifugazione ed avente un contenuto di umidità del 10%, fu alimentato in continuo nel turboessiccatore 1, con una portata di 300 Kg/h, contemporaneamente ed in equicorrente ad un flusso di aria calda (160°C), con una portata di 300 Nm3/h.

La temperatura della parete era mantenuta a circa 160°C mentre la velocità di rotazione del rotore palettato era mantenuta costante a 500 giri/ minuto.

Dopo un tempo medio di permanenza nel turboessiccatore di 45 secondi, si scaricò in continuo un flusso di aria, vapore e prodotto finale in polvere (T° = 90°C circa; granulometria del prodotto sostanzialmente immutata). Quest’ultimo fu separato mediante il separatore a ciclone e dimostrò, all’analisi, di essere costituito da acido borico contenente il 7% di acido metaborico ed un’umidità di 0,5%.

Claims (7)

1. RIVENDICAZIONI 1. Metodo per essiccamento di acido borico che comprende le fasi di: - mettere a disposizione un turboessiccatore comprendente un corpo (1) tubolare cilindrico munito di una camicia (4) riscaldante, di aperture (5,6) di ingresso e di uscita e di un rotore (9) palettato girevolmente supportato al suo interno, - alimentare un flusso continuo di acido borico in polvere con un contenuto di umidità defl’8-12% in peso in detto turboessiccatore, la cui temperatura di parete varia da 140 a 170°C , - sottoporre detto flusso di polvere di acido borico all’azione meccanica di detto rotore (9) palettate posto in rotazione ad una velocità di almeno 200 giri al minuto, con conseguente centrifugazione delle particelle di polvere contro detta parete riscaldata e trasporto delle stesse verso detta apertura (6) di uscita, -scaricare in continuo un flusso di un prodotto in polvere costituito da acido borico contenente almeno il 2% in peso di acido metaborico e avente un contenuto di umidità inferiore o uguale a 1% in peso.
2. 2. Metodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che in detto turboessiccatore viene alimentato anche un flusso di gas, in equicorrente al flusso di polvere di acido borico e riscaldato ad una temperatura di 140-170°C.
3. 3. Metodo secondo la rivendicazione 2, in cui detto gas è aria.
4. 4. Metodo secondo la rivendicazione 3, in cui detto flusso di aria ha una portata di 200-400 Nm3/ min.
5. 5. Metodo secondo una qualunque delle precedenti rivendicazioni, in cui la velocità di rotazione del rotore palettate è compresa fra 200 e 1500 giri/minuto.
6. 6. Metodo secondo una qualunque delle precedenti rivendicazioni, in cui detto prodotto in polvere presenta un contenuto di acido metaborico compreso fra 2 e 8%.
7. 7. Prodotto in polvere, di granulometria compresa fra 100 e 800 μm, costituito essenzialmente da acido borico contenente da 2 a 8% di acido metaborico e meno del’1% di umidità, ottenibile con il metodo secondo una qualunque delle precedenti rivendicazioni.