NO168874B - Fremgangsmaate og anordning for forarbeidelse av roerkoblinger - Google Patents

Abstract

Oppfinnelsen vedrrer en fremgangsmåte til bearbeidelse av koblingselementer for stålrør, spesielt beregnet for oljeindustrien, omfattende en konisk flate (2) og i det minste én skrusperre.Først gjennomføres endelig bearbeidelse av en konisk flate (2) omfattende elementet (1) samt forbearbeidelse av skrusperren eller -sperrene på dette element, så forsynes den koniske flate (2) med en krave (11) med samme konisitet som flaten, som er innrettet til å rotere og bevege seg aksialt i forhold til spindelen (3) som bærer bearbeidelsesverk-tøyet eller -verkøyene (5) for skrusperren eller. -sperrene. Samtidig som koblingselementet (1) roteres i forhold til spindelen (3) bevirkes relativ aksial bevegelse av verktyholderspindelen (3) i forhold til koblingselementet for å gjennomføre endelig bearbeidelse av koblingselementets skrusperre eller -sperrer inntil den koniske krave (11) på den koniske flate (2) danner en sperre som mot-virker ytterligere aksial bevegelse av verktøy- '{ holderspindelen i forhold til det bearbeidede^^element. ,3""

Description

Fremgangsmåte til foruten kalsiumnitrat å fremstille uren eller ren fosforsyre fra oppløsninger erholdt ved oppslutning av fosfatmineraler med salpetersyre.

Det er kjent at oppslutning av naturfosfat ved hjelp av salpetersyre for å fremstille fosforsyre har den fordel at man erholder kalsiumnitrat, hvilket er et verdifullt biprodukt for gjodnings-middelindustrien. Interessen for denne teknikk er imidlertid nært forbundet med okonomien av de fremgangsmåter som anvendes for å separere på den ene side kalsiumnitratet fra syreopplosningen og på den annen side salpetersyren fra fosforsyren.

Det er mulig å utfore separasjonen av kalsiumnitratet ved ut-krystallisering ved lav temperatur, men denne fremgangsmåte tillater ikke fullstendig utskillelse hverken av kalsiumnitratet eller av de ovrige forurensninger som forekommer i naturfosfat, og som hovedsakelig utgjores av forbindelser av fluor, jern, aluminium og titan.

Kfr. kl. 12m-ll/44

I de senere år har det vært utfort verdifullt forskningsarbeide med selektiv ekstraksjon av fosforsyre ved hjelp av polare, organiske opplosningsmidler i hvilke bare fosforsyre og salpetersyre er opp-løselige. Det har vært foreslått en rekke fremgangsmåter basert på anvendelsen av visse primære, sekundære og også tertiære alifatiske alkoholer, som er lett tilgjengelige handelsvarer, såsom butyl- eller amylalkohol, og som samtidig oppviser hoy selektivitet og liten blandbarhet med vann under de aktuelle anvendelsesbetingelser.

En variant av denne fremgangsmåte består i at man i et forste trinn fraskiller en betydelig del av kalsiumnitratet ved utkrystalli-sering ved avkjoling av oppslutningsopplosningen med påfolgende avvanning. Fra fransk patentskrift nr. 1.11<*>+.320 er det kjent å fra-skille kalsiumnitratet ved å inndele krystallisasjonen i to etapper, med frafiltrering av det utkrystalliserte natriumnitrat etter hver etappe. Det er likeledes kjent, f.eks. fra US patentskrift nr. 3.205.062 å senke temperaturen under nedkjolingen til en sluttverdi på -15°C

Det har nu vist seg at meget hoye utbytter oppnåes, samtidig som forbruket av det ved avvanningen anvendte organiske opplesnings- • middel ved opptak av salpetersyre reduseres i betydelig grad, når fremgangsmåten utfores under, de betingelser som er angitt i patent-kravs 1 karakteriserende del.

Ved hjelp av de to suksessive utkrystalliseringer ved temperaturer henholdsvis mellom 10° og 0°C og mellom -5° og -15°C, med påfolgende avvanning, oppnåes et utbytte på 95 % av det i oppslutningsopplosningen opprinnelig- tilstedeværende kalsiumnitrat. En enda mer vidtgående fraskillelse av kalsiumnitratet er ikke bnskelig, da dette ville medfore en minskning av fosforpentoxydinneholdet i oppslutningsopplosningen, slik det fremgår av kurven for P20^-innholdet i råekstrakten sammenlignet med CaCNO^^-irmholdet i den blanding som skal ekstraheres (se fig. 1 på tegningen), og ville medfore et oket energiforbruk i form av kalorier og vanndamp.

For ekstraheringen i det annet trinn ved fremgangsmåten ifolge oppfinnelsen utnyttes den nye erkjennelse at det som opplosningsmiddel for ekstrahering av syrene fra moderluten, slik denne fore-ligger etter den siste avvanning av oppslutningsvæsken, er fordel-aktig å anvende en tertiær alkohol i motsetning til de primære og sekundære alkoholer som tidligere er blitt anvendt. De tertiære alkoholers motstandsdyktighet mot oxydasjon ved innvirkning av salpetersyren har nemlig vist seg å være betydelig storre enn de primære og sekundære alkoholers, og denne egenskap er spesielt fordel-aktig ved gjenvinningen av opplosningsmidlet, som utfores ved ezeo-tropdestillasjon. Dessuten medforer anvendelse av en tertiær alkohol, såsom tert.amylalkohol, en minskning av volumet av det sirkulerende opplosningsmiddel og gjor det mulig å oppnå et betydelig sterkere konsentrat av fosforsyre, hvilket i sin tur medforer en betydelig reduksjon av dampforbruket.

I den nedenstående tabell I er oppfort resultatene av en 7 trinns ekstraksjon ved hjelp av tre forskjellige alkoholiske opplosningsmidler. Resultatene viser tydelig de tertiære alkoholers overlegenhet, og spesielt den tertiære amylalkohols overlegenhet. Oppløsningen erholdt ved oppslutningen av det salpetersyreholdige fosfatmineral, inneholdt etter krystalliseringsbehandling i et forste arbeidstrinn ved +6°C og frasiling og påfdlgende ekstraksjon: 19,1 % P20^ 28,0 " Ca(N03)2 2,0 » HN03 Arbeidsbetingelsene var i hvert tilfelle valgt således at inn- holdet av P0O5' b]-e ekstrahert i en mengde av 98 %„

De tertiære alkoholers hbyere kjemiske resistens sammen med inn-skrenkningen av de sirkulerende væskevolumer medforer en stor ned-settelse av opplosningsmiddelforbruket.

I henhold til fremgangsmåten ifolge oppfinnelsen kan der også utfores et tredje, valgfritt trinn, hvor den endelige separasjon av salpetersyren og fosforsyren i den som ovenfor omtalt erholdte ekstrakt utfores. Det er i og for seg kjent at ekstraksjonen må utfores i nærvær av en stor mengde salpetersyre som stammer fra den opprinnelige oppslutning av de fosforholdige bergarter, og som folger fosforsyren helt til det siste arbeidstrinn, med den siste vannholdige ekstrakt. Denne består av en utspedd opplosning av blandingen av nevnte syrer, hvis separering kan utfores ved rektifisering eller fortrinnsvis ved væske-væske-ekstraksjon ved hjelp av et sekundært opplosningsmiddel, såsom f.eks. et keton eller en ether.

Ved dette tredje, eventuelle trinn ved fremgangsmåten ifolge

oppfinnelsen utnyttes den erkjennelse at visse organiske estere, anvendt som midler for ekstraksjon av salpetersyre og fosforsyre, gjor det mulig å oppnå betydelig forbedrede resultater. Disse forbindelser som er lite blandbare med vann, oppviser hoy kjemisk resistens mot salpetersyre og dessuten betydelig bedre selektivitet overfor de syrer som skal separeres.

Rent generelt kan det sies at de sekundære ekstraksjonsopplbs-ningsmidler som benyttes ved fremgangsmåten ifolge oppfinnelsen, velges blant estere avledet av én- eller toverdige alifatiske, cykliske eller cycloalifatiske syrer, som kan være mettede eller umettede, såsom maursyre, eddiksyre, oxalsyre, fthalsyre, o.s.v., og alifatiske alkoholer, som kan være cykliske eller cycloalifatiske og mettede eller umettede, såsom ethylalkohol, propylalkohol, iso-propylalkohol, butylalkohol, amylalkohol, isoamylalkoholer, o.s.v.

Selv om alle de her oppregnede forbindelser har de egenskaper som kreves for de sekundære opplosningsmidler som,benyttes ved fremgangsmåten Ifolge oppfinnelsen, anvendes fortrinnsvis butylacetat, da dette er billig og et vanlig handelsprodukt.

Resultater som ble oppnådd med flere sekundære opplbsningsmidler i sammenligning med diverse ketoner, og som er oppfort i de nedenstående tabeller II og III, angår ekstraksjoner utfort henholdsvis ut fra en blanding inneholdende 10 vektprosent fosforsyre, 10 vektprosent salpetersyre og 80 vektprosent vann, som ble behandlet med tre ganger dens vekt opplbsningsmiddel (tabell II), og ut fra en blanding av 30 vektprosent fosforsyre, 30 vektprosent salpetersyre og <*>f0 vektprosent vann, som ble behandlet med to ganger dens vekt opplosningsmiddel (tabell III). Resultatene viser den overraskende effektivitet av de sekundære opplosningsmidler ved fremgangsmåten ifblge oppfinnelsen.

Det oppnåes en meget god separasjon mellom fosforsyren og salpetersyren når oppløsningen som underkastes den sekundære ekstraksjon, inneholder mellom 36 og 80 vektprosent vann. Ved lavere vanninnhold blir opplbsningsmidlets blandbarhet med vann betydelig, og kvantitativ separasjon umuliggjøres, mens separasjonen ved hoyere vanninnhold blir ufullstendig og fosforsyren fortsatt inneholder salpetersyre.

Det er hensiktsmessig å velge vektforholdet mellom det sekundære opplosningsmiddel og syreopplosningen mellom 1 og 7, avhengig av den totale syrekonsentrasjon i oppløsningen som underkastes sekundær-reaksjonen. Totale syreinnhold i nærheten av den ovre grense på 60 - 65 % svarer til lave opplosningsmiddelforhold,og omvendt bor oppløs-ninger av syrekonsentrasjon av størrelsesordenen 20 % behandles med betydelig storre mengder opplosningsmiddel. I denne forbindelse skal det understrekes at det relative forhold mellom de to syrer i blandingen ikke har nevneverdig betydning, og at det bare er den totale

syrekonsentrasjon som utgjor den avgjorende faktor.

Det folgende utforelseseksempel, hvor det henvises til fig. 2 på de vedfoyede tegninger, vil ytterligere illustrere oppfinnelsen.

Eksempel

Et anlegg for fremstilling av fosforsyre med en kapasitet av 1 tonn P2^5Pr* time tilfores naturfosfat fra Marokko, av folgende sammensetning:

Oppslutningen av 3 tonn av dette på forhånd findelte mineral, ved hjelp av 6330 kg 60 %- ig HNO,, som etterfblges av to suksessive krystallisasjoner ved temperaturer på o henholdsvis +6 o C og -10 oC, gir, etter frasiling, på den ene side 6500 kg krystaller bestående hovedsakelig av ^500 kg Ca(N03)2 og 2000 kg krystallisasjonsvann, og på den annen side 2800 kg moderlut, inneholdende hovedsakelig:

Denne moderlut (1) sammen med en resirkulert fraksjon (13) (se nedenfor) ledes ved romtemperatur inn I et anlegg for væske-væske-ekstraksjon (20)beregnet for syv teoretiske trinn, hvor den behandles i motstrSm med 11200 kg opplosningsmiddel (3) bestående av:

Ved denne fbrste ekstraksjonsbehandling erholdes <i>+100 kg raffinat (M-) og 10610 kg råekstrakt (5).

A) Raffinatet ( h) består av en blanding av

Den tertiære amylalkohol gjenvinnes ved destillasjon ved (6), og destillatet (7) dekanteres ved (8) og gir Lt-08 kg tert. amylalkohol og 12h kg vann.

På grunn'av den sterke fortynning av bunnfraksjonen (9) er det ikke okonomisk å behandle denne for å ekstrahere de små mengder Cadrø^^ som inneholdes i denne.

B) Råekstrakten inneholder:

Denne råekstrakt renses i et apparat (10) for væske-væske-ekstraksjon, beregnet for fire teoretiske trinn, i hvilket det fores i mot-stromskontakt med en fraksjon (11) av den tunge fase (12) fra den påfolgende tilbakeekstraksjon.

Den tunge fraksjon (13), som erholdes ved rensningstrinnet, inneholder alt kalsiumnitrat som er tilstede i råekstrakten. Denne tunge fraksjon består av en blanding av

og fbres tilbake til moderluten som tilfores det forste ekstraksjons-apparat (2).

Den rensede ekstrakt (1^), som består av blandingen

inneholder bare ubetydelige mengder forurensninger. Den ledes til et anlegg for tilbakeekstraksjon (15), bestående av et apparat for væske-væske-ekstraksjon avpasset for syv teoretiske trinn, hvor den behandles i motstrom med kl90 kg renset vann (16).

Dette vann ekstraherer tilbake praktisk talt all fosforsyren og også en stor del av salpetersyren i den rensede ekstrakt, og gir 5270 kg tung fase (12) og 9870 kg lett fase (17).

Den tunge fase (12), som inneholder:

deles i to fraksjoner som veier henholdsvis 1050 kg og <*>+200 kg.

Den forste fraksjon (11) resirkuleres til rensningsapparatet (10) idet der benyttes et tilbakelopsforhold på 0,10.

Den annen fraksjon (18), inneholdende

underkastes destillasjon ved (19) og gir hhO kg destillat (20) bestående av 337 kg tert. amylalkohol og 103 kg vann.

Opplosningsmidlet (3) anvendt ved den forste ekstraksjon re-genereres ved at man til nevnte toppfraksjon setter på den ene side den ved destillasjonen av raffinatet ( h) gjenvundne alkohol og de 9870.

kg lett fase (17) inneholdende

og på den annen side, som etterfylling, 133 kg 60 %- lg salpetersyre, 5 kg frisk alkohol og 220 kg vann (21).

Bunnfraksjonen (22), inneholdende

kan på grunn av sitt lave salpetersyreinnhold benyttes direkte som base for å danne gjddningsmiddel i opplosning.

Når man imidlertid onsker å danne fosforsyre som er fri for salpetersyre, underkastes denne bunnfraksjon X22), etter avkjdling, en sekundær ekstraksjon i et apparat (23), som er avpasset for syv teoretiske trinn, hvor det behandles i motstrom med 755<*>+ kg sekundært opplosningsmiddel ( 2h) bestående av en blanding av 7517 kg butylacetat og 37 kg vann.

Der erholdes således 3512 kg tung fase (25), som er helt fri for salpetersyre, og som inneholder

samt 7819 kg lett fase (26), inneholdende

Etter destillasjon ved (27) fåes fra den tunge fase 31 kg destillat (28) inneholdende 30 kg butylacetat og 1 kg vann, som resirkuleres til matningskretsen for opplosningsmiddel ( 2h) for den sekundære ekstraksjon, og 3<*>+80 kg fosforsyreopplosning (29) , fra hvilken det etter konsentrering erholdes 1380 kg ren fosforsyre (inneholdende 55 % ?2°5)'

Sammensetningen av denne fosforsyre er som folger:

Den lette fase (26) ledes til et apparat (30) for væske-væske-ekstraksjon beregnet for syv teoretiske trinn, hvor den behandles i motstrom med 3100 kg renset vann.

Det erholdes således på den ene side 3<*>+39 kg av en blanding (32) inneholdende:

hvilken ved destillasjon ved (33) gir 35 kg av et destillat (3^) bestående av 3^ kg butylacetat og 1 kg vann, som fores tilbake til matningskretsen for opplosningsmidlet ( 2k) for sekundærekstråksjonen [de 3218 kg restprodukt (35) kan hensiktsmessig utnyttes for absorp-sjon av nitrogenoxyd-damper i et anlegg for fremstilling av salpetersyre], og på den annen side 7M-80 kg butylacetat med 0 , h vektprosent vann (36), som likeledes fores tilbake til matningskretsen for opplosningsmiddel ( 2h) for sekundærekstraksjonen, hvortil til-settes 3 kg butylacetat og 5 kg vann (37).

For oversiktens skyld er materialbalansene for den i dette eksempel beskrevne utforelse av fremgangsmåten ifolge oppfinnelsen oppfort i tabellarisk form i de folgende-Materialbalanser I og II.

Generelt er dampforbruket for fremstilling av 1 tonn fosforsyre-anhydrid i syren fremstilt ut fra utgangsmoderluten inneholdende 19 % P2°5°g 28,5 % Ca(N03)2 av størrelsesordenen 7 tonn når den pre-liminære behandling av det opprinnelige angrepsmedium omfatter én enkelt frasiling. Det er bare på ca„ 3 tonn når det benyttes to fra-silingstrinn som beskrevet i dette eksempel.

Claims (1)

1. Fremgangsmåte til foruten kalsiumnitrat å fremstille uren eller, ren fosforsyre fra oppløsninger erholdt ved oppslutning av fosfatmineraler med salpetersyre, ved hvilken fremgangsmåte de ved oppslutningen erholdte salpetersyreopplosninger underkastes krystal-lisasjon ved temperaturer ned mot -15°C, idet krystallisasjonen utfores i to trinn, med fraskillelse av krystallmassen etter hvert trinn, hvorved kalsiumnitratet erholdes, og moderlut frasilt etter krystallisasjonen underkastes væske-væske-ekstråksjon med et polart organisk opplosningsmiddel, såsom en tertiær alkohol, fortrinnsvis tert. amylalkohol, hvorved det erholdes oppløsninger av salpetersyre og fosforsyre, karakterisert ved at det forste krystallisasjonstrinn utfores ved en temperatur mellom 0° og 10°C og det annet krystallisasjonstrinn utfores ved en temperatur mellom -5° og -15°C, og de ved væske-væske-ekstraksjonen erholdte fosforsyre-og salpetersyreopplosninger, som er direkte anvendbare for fremstilling av gjodningsmidler i opplosning, tas ut som produkt eller even-tuelt underkastes en ytterligere væske-væske-ekstraksjon med et sekundært opplosningsmiddel bestående av en organisk ester avledet fra en énverdig eller toverdig alifatisk, cycklisk eller cycloalifatisk, mettet eller umettet syre og en alifatisk, cyklisk eller cycloalifatisk, mettet eller umettet alkohol, idet der benyttes et vektforhold mellom det sekundære opplosningsmiddel og syreopplosningen som er fra 1 til 7, hvoretter det erholdte raffinat behandles på i og for seg kjent måte for gjenvinning av det sekundære opplosningsmiddel og salpetersyren, og ekstrakten separeres på i og for seg kjent måte fra opplosningsmidlet og konsentreres, hvorved det erholdes ren fosforsyre .

2, Fremgangsmåte ifolge krav 1,karakterisert ved at der som sekundært opplosningsmiddel anvendes butylacetat.