RU2492251C2 - Method of heating reaction mix in production of metal salts and device to this end - Google Patents

Method of heating reaction mix in production of metal salts and device to this end Download PDF

Info

Publication number
RU2492251C2
RU2492251C2 RU2011147650/02A RU2011147650A RU2492251C2 RU 2492251 C2 RU2492251 C2 RU 2492251C2 RU 2011147650/02 A RU2011147650/02 A RU 2011147650/02A RU 2011147650 A RU2011147650 A RU 2011147650A RU 2492251 C2 RU2492251 C2 RU 2492251C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
steam
heating
bubblers
devices
heaters
Prior art date
Application number
RU2011147650/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2011147650A (en
Inventor
Степан Викторович Гетманцев
Александр Васильевич Сычев
Григорий Бенедиктович Рашковский
Константин Леонидович Косарев
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Аурат"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Аурат" filed Critical Открытое акционерное общество "Аурат"
Priority to RU2011147650/02A priority Critical patent/RU2492251C2/en
Publication of RU2011147650A publication Critical patent/RU2011147650A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2492251C2 publication Critical patent/RU2492251C2/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling

Landscapes

  • Feeding, Discharge, Calcimining, Fusing, And Gas-Generation Devices (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: proposed method comprises heating the reaction mix in assembly consisting of two units composed of heaters and bubblers. Every of said unit is heated in turns to boil the solution and to direct live steam to bubbler of another unit. Proposed device represents the assembly consisting of two units composed of heaters and bubblers and integrated in a system by steam-gas pipelines. Note here that one pipeline is connected with bubblers while another one is connected with atmosphere. Shutoff valves and auxiliaries are fitted between units and pipelines. Proposed device may comprise shutoff valves automatic changer-over devices and their control unit.
EFFECT: maximum application of live steam heat, optimised thermal and hydrodynamic conditions, lower costs.
4 cl, 2 dwg, 3 ex

Description

Изобретение относится к способу нагревания рабочей массы в процессе получения соединений металлов, а также к устройству для его осуществления.The invention relates to a method for heating the working mass in the process of producing metal compounds, as well as to a device for its implementation.

Получение соединений металлов (солей, кислот, основных солей) как правило, осуществляют путем химического растворения (травления) металлов в растворах кислот или солей. Химическим травлением металлов в кислотах осуществляют, например:The preparation of metal compounds (salts, acids, basic salts) is usually carried out by chemical dissolution (etching) of metals in solutions of acids or salts. Chemical etching of metals in acids is carried out, for example:

- получение медного купороса из меди и серной кислоты;- obtaining copper sulfate from copper and sulfuric acid;

- получение азотнокислого серебра из серебра и азотной кислоты;- obtaining silver nitrate from silver and nitric acid;

- получение платинохлористоводородной кислоты путем растворения платины в царской водке;- obtaining platinum chloride acid by dissolving platinum in aqua regia;

Основные соли в ряде случаев получают путем взаимодействия металлов с растворами солей. Так, получение оксихлорида алюминия осуществляют путем взаимодействия металлического алюминия с раствором хлорида алюминия.Basic salts in some cases are obtained by the interaction of metals with salt solutions. So, the production of aluminum oxychloride is carried out by the interaction of aluminum metal with a solution of aluminum chloride.

Все эти процессы характеризуются большой длительностью (от нескольких часов до нескольких суток), сопровождаются выделением газов и, как правило, требуют нагревания до максимально возможной в безавтоклавных условиях температуры - температуры кипения раствора. Экономическая и технологическая эффективность процессов получения соединений металлов в значительной мере определяется способом нагревания рабочей массы.All these processes are characterized by a long duration (from several hours to several days), are accompanied by the release of gases and, as a rule, require heating to the maximum possible temperature in autoclave-free conditions - the boiling point of the solution. The economic and technological efficiency of the processes for producing metal compounds is largely determined by the method of heating the working mass.

В качестве прямых источников тепла для нагревания растворов в процессах и аппаратах химической технологии используют топочные газы или электрическую энергию. Наиболее распространено нагревание электрическим сопротивлением /Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии М.: Альянс, 2009,, с.322/. Недостатком применения электрического тока для нагрева является относительная дороговизна электроэнергии.As direct heat sources for heating solutions in processes and apparatuses of chemical technology, flue gases or electric energy are used. The most common heating by electrical resistance / Kasatkin A.G. The main processes and apparatuses of chemical technology M .: Alliance, 2009 ,, p.322 /. The disadvantage of using electric current for heating is the relative high cost of electricity.

Для передачи тепла к нагреваемой среде широко используются промежуточные теплоносители - водяной пар, горячая вода, высокотемпературные теплоносители (минеральные масла, органические жидкости, расплавленные соли и др.). Наиболее широко применяемым обогревающим агентом является водяной пар. Распространено нагревание глухим паром, передающим тепло через стенку теплообменного аппарата /Касаткин А. Г. Основные процессы и аппараты химической технологии М.: Альянс, 2009, с.311/. Недостатком является непроизводительный расход пара, связанный с уходом части пара с конденсатом (так называемый пролетный пар).To transfer heat to a heated medium, intermediate coolants are widely used - water vapor, hot water, high-temperature coolants (mineral oils, organic liquids, molten salts, etc.). The most widely used heating agent is water vapor. Heating with deaf steam, which transfers heat through the wall of a heat exchanger, is widespread / Kasatkin A.G. Basic processes and apparatuses of chemical technology M .: Alliance, 2009, p. 311 /. The disadvantage is the unproductive flow of steam associated with the departure of part of the steam with condensate (the so-called overflow steam).

Известен способ нагревания растворов острым паром, который вводят непосредственно в нагреваемую жидкость /Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии М.: Альянс, 2009, с.313/. Ввод острого пара осуществляется через барботеры - трубы, расположенные у дна аппарата. Такой способ нагрева позволяет лучше использовать тепло пара, так как паровой конденсат смешивается с нагреваемой жидкостью и их температуры выравниваются. Недостатком является разбавление нагреваемой среды паровым конденсатом.A known method of heating solutions with hot steam, which is injected directly into a heated liquid / Kasatkin A.G. The main processes and apparatuses of chemical technology M .: Alliance, 2009, p.313 /. The input of sharp steam is carried out through bubblers - pipes located at the bottom of the apparatus. This method of heating allows you to better use the heat of steam, as the steam condensate is mixed with the heated liquid and their temperatures are equalized. The disadvantage is the dilution of the heated medium with steam condensate.

Наиболее близким аналогом является способ нагревания реакционной смеси в процессе получения металлов путем растворения металлов при температуре кипения с образованием острого пара. (Ф. Хабаши, Основы прикладной металлургии, т.2, М., Металлургия, 1975, с.23-43). Невозможно регулировать процесс нагревания, высокие энергозатраты и потери раствора.The closest analogue is a method of heating the reaction mixture in the process of obtaining metals by dissolving metals at a boiling point with the formation of sharp steam. (F. Khabashi, Fundamentals of Applied Metallurgy, vol. 2, M., Metallurgy, 1975, pp. 23-43). It is not possible to regulate the heating process, high energy consumption and loss of solution.

Задачей изобретения является разработка способа нагревания рабочей массы, обеспечивающего максимальное использование тепла острого пара без разбавления нагреваемой среды, и устройства для его осуществления.The objective of the invention is to develop a method of heating the working mass, ensuring maximum use of heat of hot steam without diluting the heated medium, and a device for its implementation.

Поставленная задача решается предложенным способом нагревания реакционной смеси в процессе получения соединений металлов путем растворения металлов до температуры кипения с образованием острого пара, отличием которого является то, что нагревание при растворении осуществляют в системе из двух аппаратов, снабженных нагревателями и барботерами, причем каждый из двух аппаратов поочередно обогревают нагревателями для нагревания реакционной смеси, доводят раствор до киперия и образующийся острый пар направляют в барботер другого аппарата с прекращением в нем нагревания реакционной смеси нагревателем.The problem is solved by the proposed method of heating the reaction mixture in the process of obtaining metal compounds by dissolving metals to a boiling point with the formation of sharp steam, the difference of which is that the heating during dissolution is carried out in a system of two devices equipped with heaters and bubblers, each of two devices alternately heated with heaters to heat the reaction mixture, bring the solution to kiperium and the resulting sharp steam is sent to the bubbler of another apparatus that with the termination in it of heating the reaction mixture with a heater.

Сброс отработанного пара осуществляют из аппарата, обогреваемого острым паром.The exhaust steam is discharged from a device heated by hot steam.

Периодически производят переключение: в нечетных циклах первый аппарат обогревается нагревателем, а второй - острым паром, поступающим из первого аппарата; в четных циклах, наоборот, второй аппарат обогревается нагревателем, а первый - острым паром.Switching is periodically performed: in odd cycles, the first apparatus is heated by a heater, and the second by sharp steam coming from the first apparatus; in even cycles, on the contrary, the second apparatus is heated by a heater, and the first by hot steam.

Переключение проводят через заданные промежутки времени, либо по достижении заданного уровня раствора в одном из аппаратов, либо по достижении заданной температуры раствора. Предпочтительно осуществлять переключение в автоматическом режиме с использованием реле времени либо автоматических регуляторов уровня или температуры растворов.Switching is carried out at predetermined intervals, either upon reaching a predetermined solution level in one of the apparatuses, or upon reaching a predetermined solution temperature. It is preferable to switch in automatic mode using a time relay or automatic controllers of the level or temperature of solutions.

Предложено также устройство для нагревания реакционной смеси в процессе получения солей металлов, включающее аппарат с нагревателем, отличие которого состоит в том, что оно содержит два аппарата, снабженных нагревателями и барботерами, при этом аппараты соединены в систему трубопроводами для острого пара и отработанного пара, причем трубопровод для острого пара соединен с барботерами, трубопровод для отработанного пара - с атмосферой, а между аппаратами и трубопроводами установлена запорная арматура для управления выпуском пара.A device is also proposed for heating the reaction mixture in the process of producing metal salts, including a device with a heater, the difference of which is that it contains two devices equipped with heaters and bubblers, while the devices are connected to the system by pipelines for hot steam and exhaust steam, moreover the pipeline for sharp steam is connected to the bubblers, the pipeline for exhaust steam is connected to the atmosphere, and shutoff valves are installed between the apparatus and pipelines to control the steam release.

Предпочтительно устройство может содержать элементы автоматического переключения запорной арматуры, а также управляющий блок для автоматического переключения запорной арматуры.Preferably, the device may comprise elements for automatically switching shutoff valves, as well as a control unit for automatically switching shutoff valves.

Может использоваться любой известный способ нагревания аппаратов - электрическим током, глухим паром и др.Any known method of heating apparatuses can be used - electric current, dead steam, etc.

На Фиг.1 представлена схема работы устройства.Figure 1 presents a diagram of the operation of the device.

Устройство содержит два аппарата 1 и 2, снабженных нагревателями 3 и 4 и барботерами 5 и 6. Трубопровод острого пара 7 с установленными на нем вентилями 10 и 11 соединен с барботерами, трубопровод отработанного пара 8 с установленными на нем вентилями 9 и 12 - с атмосферой.The device contains two apparatuses 1 and 2, equipped with heaters 3 and 4 and bubblers 5 and 6. The sharp steam pipe 7 with the valves 10 and 11 installed on it is connected to the bubblers, the exhaust steam pipe 8 with the valves 9 and 12 installed on it with the atmosphere .

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При закрытых вентилях 9 и 11 и открытых вентилях 10 и 12 включают нагреватель 3 (нагреватель 4 выключен). Нагревают раствор в аппарате 1 до температуры кипения. Образующийся в аппарате 1 острый пар по трубопроводу 7 поступает в барботер 6 на обогрев аппарата 2. Отработанная парогазовая смесь отводится из аппарата 2 по трубопроводу 8.With closed valves 9 and 11 and open valves 10 and 12, heater 3 is turned on (heater 4 is turned off). Heat the solution in apparatus 1 to the boiling point. The sharp steam generated in the apparatus 1 through the pipeline 7 enters the bubbler 6 to heat the apparatus 2. The spent steam-gas mixture is discharged from the apparatus 2 through the pipeline 8.

Затем производят переключение. Выключают нагреватель 3, включают нагреватель 4, открывают вентили 9 и 11, закрывают вентили 10 и 12, нагревают раствор в аппарате 2 до температуры кипения. Образующийся в аппарате 2 острый пар по трубопроводу 7 поступает в барботер 5 на обогрев аппарата 1. Отработанная парогазовая смесь отводится из аппарата 1 по трубопроводу 8.Then make a switch. Turn off the heater 3, turn on the heater 4, open the valves 9 and 11, close the valves 10 and 12, heat the solution in the apparatus 2 to the boiling point. The sharp steam generated in the apparatus 2 through the pipeline 7 enters the bubbler 5 to heat the apparatus 1. The spent steam-gas mixture is discharged from the apparatus 1 through the pipeline 8.

Данный процесс периодически (циклически) повторяют. В нечетных циклах острый пар из аппарата 1 поступает в аппарат 2, в четных циклах острый пар из аппарата 2 поступает в аппарат 1. Пар испаряется и конденсируется преимущественно внутри системы из двух аппаратов, перемещаясь из аппарата в аппарат и обратно. Общее количество циркулирующей в устройстве воды остается почти неизменным. При необходимости, образующийся в незначительном количестве пролетный пар можно конденсировать и возвращать воду в аппарат.This process is periodically (cyclically) repeated. In odd cycles, the sharp steam from the apparatus 1 enters the apparatus 2, in the even cycles the sharp steam from the apparatus 2 enters the apparatus 1. The vapor evaporates and condenses mainly inside the system from two apparatuses, moving from the apparatus to the apparatus and vice versa. The total amount of water circulating in the device remains almost unchanged. If necessary, steam produced in a small amount can be condensed and water can be returned to the apparatus.

На Фиг.2 показан вариант с использованием паровых нагревателей (обогрев глухим паром через рубашку аппарата), предусматривающий автоматическое регулирование путем передачи сигналов с датчиков уровня реакционной смеси на блок управления клапанами (линии передачи сигналов от блока управления к приводам клапанов не указаны).Figure 2 shows a variant using steam heaters (heating with dead steam through the jacket of the apparatus), which provides for automatic control by transmitting signals from the level sensors of the reaction mixture to the valve control unit (signal lines from the control unit to the valve actuators are not indicated).

Перечень позиций на Фиг.2The list of positions in figure 2

1, 2 - аппараты,1, 2 - devices,

3, 4 - барботеры,3, 4 - bubblers,

5 - блок управления,5 - control unit

LI-1, LI-1 - датчики уровня,LI-1, LI-1 - level sensors,

XV-1…XV-10 - клапаны.XV-1 ... XV-10 - valves.

Алгоритм регулирования: при снижении уровня реакционной смеси в аппарате 1 до предельного значения, сигнал с датчика LI-1 поступает в блок управления, откуда к приводам клапанов передается сигнал: клапаны XV-1, XV-5, XV-9, XV-4, XV-8 - закрыть, XV-3, XV-7, XV-2, XV-6, XV-10 - открыть.Control algorithm: when the level of the reaction mixture in apparatus 1 decreases to the limit value, the signal from the LI-1 sensor enters the control unit, from where the signal is transmitted to the valve actuators: valves XV-1, XV-5, XV-9, XV-4, XV-8 - close, XV-3, XV-7, XV-2, XV-6, XV-10 - open.

Аналогично, при снижении уровня реакционной смеси в аппарате 2 до предельного значения, в блок управления поступает сигнал с датчика LI-2, после чего к приводам клапанов передается сигнал: клапаны XV-1, XV-5, XV-9, XV-4, XV-8 - открыть, XV-3, XV-7, XV-2, XV-6, XV-10 - закрыть.Similarly, when the level of the reaction mixture in apparatus 2 decreases to a limit value, a signal from the LI-2 sensor is sent to the control unit, after which a signal is transmitted to the valve actuators: valves XV-1, XV-5, XV-9, XV-4, XV-8 - open, XV-3, XV-7, XV-2, XV-6, XV-10 - close.

Сущность изобретений иллюстрируется следующими примерами.The invention is illustrated by the following examples.

Пример 1Example 1

Осуществления процесса получения серебра азотнокислого из серебра металлического и азотной кислоты в предлагаемой системе для нагревания рабочей массы.The implementation of the process of producing silver nitrate from silver metallic and nitric acid in the proposed system for heating the working mass.

Травление серебра в азотной кислоте протекает по реакции:Silver etching in nitric acid proceeds according to the reaction:

3Ag+4HNO3=3AgNO3+NO↑+2H2O3Ag + 4HNO 3 = 3AgNO 3 + NO ↑ + 2H 2 O

Травление серебра осуществляют в системе из двух аппаратов вместимостью по 160 л. Аппараты снабжены паровыми рубашками, герметизирующимися крышками, барботерами и трубопроводами для парогазовой смеси, Один из трубопроводов (трубопровод острого пара) соединен с барботерами, а второй (трубопровод отработанного пара) - с атмосферой. Между аппаратами и трубопроводами установлена запорная арматура.Silver etching is carried out in a system of two devices with a capacity of 160 liters. The devices are equipped with steam shirts, pressurized covers, bubblers and pipelines for the gas-vapor mixture. One of the pipelines (sharp steam pipeline) is connected to the bubblers, and the second (exhaust steam pipeline) is connected to the atmosphere. Between devices and pipelines installed shutoff valves.

В аппараты загружают по одному стандартному слитку металлического серебра по ГОСТ 28595 массой (30±2) кг, заливают по 25 л дистиллированной воды и 25 л (35 кг) азотной кислоты (х.ч., плотность 1,4).One standard silver metal ingot according to GOST 28595 weighing (30 ± 2) kg is loaded into the apparatus, 25 l of distilled water and 25 l (35 kg) of nitric acid (chemical grade, density 1.4) are poured.

Вначале оба аппарата нагревают глухим паром, при этом отработанный пар сбрасывают. После достижения температуры кипения прекращают подачу пара в рубашку второго аппарата, направляют острый пар, образующийся в первом аппарате, в барботер второго аппарата и ведут процесс травления серебра по предлагаемому способу.Initially, both apparatuses are heated with dead steam, while the exhaust steam is discharged. After reaching the boiling point, the steam supply to the shirt of the second apparatus is stopped, the sharp steam generated in the first apparatus is sent to the bubbler of the second apparatus and the silver etching process is carried out according to the proposed method.

Периодически (1 раз в 30 мин) производят переключение: в нечетных циклах первый аппарат обогревается глухим паром, а второй - острым паром, поступающим из первого аппарата; в четных циклах, наоборот, второй аппарат обогревается глухим паром, а первый - острым паром. Переключение осуществляют в автоматическом режиме посредством запорной арматуры.Periodically (1 time in 30 minutes), the following is switched: in odd cycles, the first apparatus is heated with blank steam, and the second with hot steam coming from the first apparatus; in even cycles, on the contrary, the second apparatus is heated with blank steam, and the first with hot steam. Switching is carried out in automatic mode by means of shutoff valves.

Сброс отработанной парогазовой смеси осуществляют из аппарата, обогреваемого острым паром. Парогазовую смесь для обезвреживания выделяющихся оксидов азота пропускают через поглотительную колонну с раствором карбамида.The discharge of the spent steam-gas mixture is carried out from the apparatus heated by hot steam. The gas-vapor mixture for neutralizing the released nitrogen oxides is passed through an absorption column with a urea solution.

После полного растворения серебра полученный раствор разбавляют дистиллированной водой и фильтруют на вакуумном фильтре. Фильтрат упаривают до образования кристаллической пленки и охлаждают. Выпавшие кристаллы серебра азотнокислого отсасывают на вакуумном фильтре, маточный раствор вместе с промывными водами упаривают и кристаллизуют, как указано выше. Обе фракции кристаллов смешивают и сушат при 110°С в сушильных шкафах. Готовый продукт расфасовывают для отгрузки потребителям.After the silver is completely dissolved, the resulting solution is diluted with distilled water and filtered on a vacuum filter. The filtrate was evaporated to a crystalline film and cooled. The precipitated crystals of silver nitrate are suctioned off on a vacuum filter, the mother liquor, together with the washings, is evaporated and crystallized as described above. Both fractions of the crystals are mixed and dried at 110 ° C in ovens. The finished product is packaged for shipment to consumers.

Основные технологические показатели процесса травления:The main technological indicators of the etching process:

- продолжительность - 4 ч.- duration - 4 hours

- расход азотной кислоты - 35 кг- nitric acid consumption - 35 kg

- потери серебра с вентиляционными выбросами - 0,3 г- loss of silver with ventilation emissions - 0.3 g

- выброс оксидов азота в атмосферу - 0,25 кг- nitrogen oxide emission into the atmosphere - 0.25 kg

Пример 2 (сравнительный)Example 2 (comparative)

Осуществления процесса получения серебра азотнокислого из серебра металлического и азотной кислоты при традиционном аппаратурном оформлении.Implementation of the process of producing silver nitrate from silver metallic and nitric acid with traditional hardware design.

Травление серебра осуществляют в двух чашах вместимостью по 160 л, снабженных паровыми рубашками, крышками и вытяжной вентиляцией.Silver etching is carried out in two bowls with a capacity of 160 l each, equipped with steam shirts, lids and exhaust ventilation.

В каждую чашу загружают по одному стандартному слитку металлического серебра по ГОСТ 28595 массой (30±2) кг, заливают 50 л дистиллированной воды, включают паровой обогрев. Затем приливают азотную кислоту -первая порция 15 л, последующие по 5 л (каждые 1,5 часа). Всего загружают 40 л (56 кг) азотной кислоты. Процесс ведут до полного растворения серебра.One standard silver metal ingot according to GOST 28595 weighing (30 ± 2) kg is loaded into each bowl, 50 l of distilled water are poured, steam heating is turned on. Then, nitric acid is poured in - the first portion is 15 l, followed by 5 l (every 1.5 hours). A total of 40 L (56 kg) of nitric acid is charged. The process is conducted until silver is completely dissolved.

Процесс ведут при работающей местной вытяжной вентиляции, обеспечивающей удаление выделяющихся оксидов азота. Вентиляционные выбросы пропускают через поглотительную колонну с раствором карбамида.The process is conducted with a working local exhaust ventilation, which ensures the removal of nitrogen oxides. Ventilation emissions are passed through an absorption column with a urea solution.

После растворения серебра раствор фильтруют, фильтрат возвращают в чаши и ведут кристаллизацию и сушку продукта, как в примере 1.After the silver is dissolved, the solution is filtered, the filtrate is returned to the cups and the product is crystallized and dried, as in Example 1.

Основные технологические показатели процесса:Key process performance indicators:

- продолжительность травления - 9 ч- etching time - 9 h

- расход азотной кислоты - 56 кг- nitric acid consumption - 56 kg

- потери серебра с вентиляционными выбросами - 1,5 г.- loss of silver with ventilation emissions - 1.5 g.

- выброс оксидов азота в атмосферу - 3 кг.- emission of nitrogen oxides into the atmosphere - 3 kg.

Пример 3Example 3

Осуществления процесса получения высокоосновного оксихлорида алюминия из алюминия металлического и раствора хлорида алюминия в предлагаемой системе для нагревания рабочей массы.The implementation of the process of obtaining highly basic aluminum oxychloride from metal aluminum and a solution of aluminum chloride in the proposed system for heating the working mass.

Получение высокоосновного оксихлорида алюминия из алюминия металлического и раствора хлорида алюминия осуществляется по суммарной реакции: 10Al+2AlCl3+30H2O=6Al2(ОН)5Cl+15Н2The preparation of highly basic aluminum oxychloride from metallic aluminum and aluminum chloride solution is carried out according to the total reaction: 10Al + 2AlCl 3 + 30H 2 O = 6Al 2 (OH) 5 Cl + 15H 2

Процесс ведут в системе из двух аппаратов объемом по 6 м3. Аппараты снабжены паровыми рубашками, барботерами и трубопроводами для парогазовой смеси, Один из трубопроводов (трубопровод острого пара) соединен с барботерами, а второй (трубопровод отработанного пара) - с атмосферой. Между аппаратами и трубопроводами установлена запорная арматура.The process is conducted in a system of two devices with a volume of 6 m 3 . The devices are equipped with steam shirts, bubblers and pipelines for the gas-vapor mixture. One of the pipelines (sharp steam pipeline) is connected to the bubblers, and the second (exhaust steam pipeline) is connected to the atmosphere. Between devices and pipelines installed shutoff valves.

В каждом технологическом цикле в оба аппарата загружают металлический алюминий, хлорид алюминия и воду в заданных соотношениях. Алюминий загружают в виде стандартных слитков (чушек) первичного алюминия массой (15±1,5) кг по ГОСТ 11070-74.In each technological cycle metal aluminum, aluminum chloride and water are loaded into both apparatuses in predetermined proportions. Aluminum is loaded in the form of standard ingots (ingots) of primary aluminum weighing (15 ± 1.5) kg according to GOST 11070-74.

В каждый аппарат загружается:Each device is loaded:

- металлический алюминий - 180 кг (в первом цикле - 1800 кг);- metal aluminum - 180 kg (in the first cycle - 1800 kg);

- раствор хлорида алюминия (хлорид алюминия - 82,7 кг; вода - 1500 дм3).- aluminum chloride solution (aluminum chloride - 82.7 kg; water - 1500 dm 3 ).

Количество металлического алюминия, загружаемого в каждый аппарат при запуске технологического процесса (в первом цикле), в 10 раз больше требуемого по уравнению химической реакции и составляет 1800 кг. В каждом последующем цикле расходуется около 10% алюминия (180 кг), 90% металла остается в аппарате в качестве переходящего остатка. В начале каждого цикла в аппарат загружают слитки металлического алюминия в количестве, соответствующем массе металла, израсходованного в предыдущем цикле. Таким образом, поддерживается постоянное количество металла в аппарате.The amount of aluminum metal loaded into each device at the start of the technological process (in the first cycle) is 10 times greater than that required by the chemical reaction equation and amounts to 1800 kg. In each subsequent cycle, about 10% of aluminum (180 kg) is consumed, 90% of the metal remains in the apparatus as a carry-over. At the beginning of each cycle, ingots of aluminum metal in an amount corresponding to the mass of metal spent in the previous cycle are loaded into the apparatus. Thus, a constant amount of metal in the apparatus is maintained.

Вначале оба аппарата нагревают глухим паром, при этом отработанный пар сбрасывают. После достижения температуры кипения прекращают подачу пара в рубашку второго аппарата, направляют острый пар, образующийся в первом аппарате, в барботер второго аппарата и ведут процесс травления алюминия по предлагаемому способу.Initially, both apparatuses are heated with dead steam, while the exhaust steam is discharged. After reaching the boiling point, the steam supply to the shirt of the second apparatus is stopped, the sharp steam generated in the first apparatus is sent to the bubbler of the second apparatus and the etching process of aluminum is carried out by the proposed method.

Периодически (1 раз в 60 мин) производят переключение: в нечетных циклах первый аппарат обогревается глухим паром, а второй - острым паром, поступающим из первого аппарата; в четных циклах, наоборот, второй аппарат обогревается глухим паром, а первый - острым паром. Переключение осуществляют в автоматическом режиме посредством запорной арматуры.Periodically (1 time in 60 min), the following is switched: in odd cycles, the first apparatus is heated with blank steam, and the second with hot steam coming from the first apparatus; in even cycles, on the contrary, the second apparatus is heated with blank steam, and the first with hot steam. Switching is carried out in automatic mode by means of shutoff valves.

Сброс отработанной парогазовой смеси осуществляют из аппарата, обогреваемого острым паром. Отработанную парогазовую смесь направляют в емкость для конденсата через теплообменник, охлаждаемый оборотной водой. Пар конденсируется в емкости, водород сбрасывается в атмосферу посредством местной вытяжной вентиляции. Конденсат, по мере накопления, возвращают насосом в аппараты.The discharge of the spent steam-gas mixture is carried out from the apparatus heated by hot steam. The spent vapor-gas mixture is sent to the condensate tank through a heat exchanger cooled by circulating water. Steam condenses in the tank, hydrogen is discharged into the atmosphere through local exhaust ventilation. Condensate, as it accumulates, is returned by the pump to the apparatus.

При получении продукта, соответствующего техническим условиям, отключают паровой обогрев аппаратов, после чего раствор насосом закачивают из аппаратов в промежуточную емкость, охлаждают, отфильтровывают и перекачивают на склад для последующей отгрузки потребителям.Upon receipt of a product that meets the technical specifications, steam heating of the devices is turned off, after which the solution is pumped from the devices into the intermediate tank, cooled, filtered and pumped to the warehouse for subsequent shipment to consumers.

В аппараты вновь загружают металлический алюминий и водный раствор хлорида алюминия, начинают следующий цикл получения высокоосновного оксихлорида алюминия.Metal aluminum and an aqueous solution of aluminum chloride are reloaded into the apparatus, and the next cycle for the production of highly basic aluminum oxychloride begins.

В каждом цикле образуется около 1743 кг раствора высокоосновного оксихлорида алюминия следующего состава: оксид алюминия (Al2O3) - 22,8-24,0%, хлор (Cl) - 7,9-8,4%, плотность 1,325…1,345 г/см3. Основные технологические показатели процесса:In each cycle, about 1743 kg of a solution of highly basic aluminum oxychloride of the following composition is formed: aluminum oxide (Al 2 O 3 ) - 22.8-24.0%, chlorine (Cl) - 7.9-8.4%, density 1.325 ... 1.345 g / cm 3 . Key process performance indicators:

Продолжительность - 40 ч;Duration - 40 hours;

Расход пара на 1 т продукта - 1,0 Гкал;Steam consumption per 1 ton of product - 1.0 Gcal;

Расход оборотной воды на 1 т продукта - 2,5 м3;Recycled water consumption per 1 ton of product - 2.5 m 3 ;

Потери алюминия с вентиляционными выбросами - 0,2 кг на 1 т продукта.Loss of aluminum with ventilation emissions - 0.2 kg per 1 ton of product.

Пример 4 (сравнительный)Example 4 (comparative)

Осуществления процесса получения высокоосновного оксихлорида алюминия из алюминия металлического и раствора хлорида алюминия при традиционном аппаратурном оформлении.Implementation of the process for the production of highly basic aluminum oxychloride from metallic aluminum and a solution of aluminum chloride with traditional hardware design.

Процесс ведут в двух аппаратах объемом по 6 м3. Аппараты снабжены паровыми рубашками и трубопроводами для сброса отработанного пара в атмосферу.The process is carried out in two devices with a volume of 6 m 3 . The devices are equipped with steam shirts and pipelines to discharge the spent steam into the atmosphere.

В каждом технологическом цикле в оба аппарата загружают металлический алюминий, хлорид алюминия и воду. Количество загружаемых реагентов такое же, как и в примере 3.In each technological cycle metal aluminum, aluminum chloride and water are loaded into both apparatuses. The number of reagents loaded is the same as in example 3.

Оба аппарата нагревают глухим паром, при этом отработанную парогазовую смесь направляют в емкость для конденсата через теплообменник, охлаждаемый оборотной водой. Пар конденсируется в емкости, водород сбрасывается в атмосферу посредством местной вытяжной вентиляции. Конденсат, по мере накопления, возвращают насосом в аппараты, при этом осуществляют периодическую подпитку конденсата водопроводной водой.Both devices are heated with dead steam, while the spent steam-gas mixture is sent to the condensate tank through a heat exchanger cooled by circulating water. Steam condenses in the tank, hydrogen is discharged into the atmosphere through local exhaust ventilation. Condensate, as it accumulates, is returned by the pump to the apparatus, while periodically replenishing the condensate with tap water.

Процесс требует систематического контроля и регулирования, так как при нарушении водного баланса продукт может кристаллизоваться на поверхности слитков алюминия, что приведет к прекращению травления.The process requires systematic monitoring and regulation, since in case of violation of the water balance, the product can crystallize on the surface of aluminum ingots, which will lead to the termination of etching.

При получении продукта, соответствующего техническим условиям, отключают паровой обогрев аппаратов, после чего раствор насосом закачивают из аппаратов в промежуточную емкость, охлаждают, отфильтровывают и перекачивают на склад. В аппараты вновь загружают металлический алюминий и водный раствор хлорида алюминия, начинают следующий цикл получения высокоосновного оксихлорида алюминия.Upon receipt of a product that meets the technical specifications, steam heating of the apparatus is turned off, after which the solution is pumped from the apparatus into the intermediate tank, cooled, filtered and pumped to the warehouse. Metal aluminum and an aqueous solution of aluminum chloride are reloaded into the apparatus, and the next cycle for the production of highly basic aluminum oxychloride begins.

В результате образуется около 1743 кг продукта, состав которого аналогичен составу продукта, получаемого в примере 3 по предлагаемому способу.The result is about 1743 kg of product, the composition of which is similar to the composition of the product obtained in example 3 by the proposed method.

Основные технологические показатели процесса:Key process performance indicators:

Продолжительность - 50 ч;Duration - 50 hours;

Расход пара на 1 т продукта - 2,0 Гкал;Steam consumption per 1 ton of product - 2.0 Gcal;

Расход оборотной воды на 1 т продукта - 5 м3;Recycled water consumption per 1 ton of product - 5 m 3 ;

Дополнительный расход водопроводной воды на 1 т продукта - 1 м3.;Additional consumption of tap water per 1 ton of product - 1 m 3 .;

Потери алюминия с вентиляционными выбросами - 0,5 кг на 1 т продукта.Loss of aluminum with ventilation emissions - 0.5 kg per 1 ton of product.

Перечень позиций на Фиг.1The list of positions in figure 1

1, 2 - аппараты,1, 2 - devices,

3, 4 - нагреватели,3, 4 - heaters,

5, 6 - барботеры,5, 6 - bubblers,

7 - трубопровод острого пара,7 - pipeline of sharp steam,

8 - трубопровод отработанного пара,8 - exhaust pipe

9, 10, 11, 12 - запорная арматура9, 10, 11, 12 - shutoff valves

Предлагаемый способ осуществления таких процессов имеет ряд существенных преимуществ. При чередовании режимов нагревания процесс приобретает колебательный характер, благодаря этому он становится регулируемым.The proposed method for implementing such processes has a number of significant advantages. With the alternation of heating modes, the process acquires an oscillatory character, due to which it becomes adjustable.

1) Автоматически поддерживается постоянная максимальная температура, близкая к температуре кипения. В аппарате, который в данный момент обогревают нагревателем, она немного превышает температуру кипения раствора при атмосферном давлении за счет того, что давление в этом аппарате выше атмосферного на высоту водяного столба, соответствующую высоте барботера; температура во втором аппарате примерно равна температуре конденсации пара.1) Automatically maintained constant maximum temperature close to the boiling point. In the apparatus, which is currently heated by a heater, it slightly exceeds the boiling point of the solution at atmospheric pressure due to the fact that the pressure in this apparatus is higher than atmospheric by a height of a water column corresponding to the height of the bubbler; the temperature in the second apparatus is approximately equal to the vapor condensation temperature.

2) Снижаются энергозатраты, так как теплота испарения раствора в одном аппарате автоматически утилизируется за счет использования теплоты конденсации пара в другом аппарате.2) Energy costs are reduced, since the heat of evaporation of the solution in one device is automatically utilized by using the heat of condensation of steam in another device.

3) Резко сокращаются потери раствора, так как пар не теряется, а только переходит из аппарата в аппарат и обратно, суммарное же количество раствора в двух аппаратах остается примерно постоянным. В отличие от обычного варианта обогрева острым паром (при котором раствор сильно разбавляется конденсатом), а также в отличие от обычного кипячения (при котором раствор подвергается упариванию) процесс можно вести сколь угодно долго, что особенно важно при осуществлении длительных гетерогенных химических процессов.3) The losses of the solution are sharply reduced, since the vapor is not lost, but only passes from the apparatus to the apparatus and vice versa, the total amount of solution in the two apparatuses remains approximately constant. In contrast to the usual variant of heating with hot steam (in which the solution is highly diluted with condensate), as well as in contrast to ordinary boiling (in which the solution is evaporated), the process can be carried out for an arbitrarily long time, which is especially important when carrying out lengthy heterogeneous chemical processes.

4) Снижаются до минимума потери целевого продукта с вентиляционными выбросами, что очень важно, когда мы имеем дело с дорогостоящим сырьем - металлами, в том числе драгоценными (платина, золото, серебро).4) The loss of the target product with ventilation emissions is minimized, which is very important when we are dealing with expensive raw materials - metals, including precious ones (platinum, gold, silver).

5) В отдельных случаях реагенты используются с большей полнотой. Так, при растворении драгоценных металлов (золота, платины) в царской водке процесс протекает через стадию образования газообразного хлора, который в каскаде из двух аппаратов полнее «усваивается», т.е. растворяет больше золота или платины. Соответственно, меньшее количество токсичного газа поступает в вентиляцию.5) In some cases, reagents are used more fully. So, when precious metals (gold, platinum) are dissolved in aqua regia, the process proceeds through the stage of formation of gaseous chlorine, which is more fully “absorbed” in the cascade of two devices, i.e. dissolves more gold or platinum. Accordingly, less toxic gas enters the ventilation.

Улучшается гидродинамический режим процесса: в одном из аппаратов перемешивание происходит за счет пузырьков образующегося пара (и выделяющегося газа), в другом - струей подаваемого пара (а также газом, поступившим из первого аппарата и выделяющимся во втором аппарате). При этом чередование режимов обеспечивает оптимальную гидродинамику.The hydrodynamic mode of the process improves: in one of the apparatuses, mixing occurs due to bubbles of the generated vapor (and gas released), in the other - by the stream of supplied steam (as well as gas coming from the first apparatus and released in the second apparatus). In this case, the alternation of modes provides optimal hydrodynamics.

Claims (4)

1. Способ нагревания реакционной смеси в процессе получения солей металлов путем растворения металлов до температуры кипения с образованием острого пара, отличающийся тем, что нагревание при растворении осуществляют в системе из двух аппаратов, снабженных нагревателями и барботерами, причем каждый из двух аппаратов поочередно обогревают нагревателями для нагревания реакционной смеси, доводят раствор до кипения и образующийся острый пар направляют в барботер другого аппарата с прекращением в нем нагревания реакционной смеси нагревателем.1. The method of heating the reaction mixture in the process of obtaining metal salts by dissolving metals to a boiling point with the formation of sharp steam, characterized in that the heating during dissolution is carried out in a system of two devices equipped with heaters and bubblers, each of the two devices being heated in turn by heaters for heating the reaction mixture, bring the solution to a boil and the resulting sharp steam is sent to the bubbler of another apparatus with the cessation of heating of the reaction mixture in it Lemma. 2. Устройство для нагревания реакционной смеси в процессе получения солей металлов, отличающееся тем, что оно выполнено в виде системы из двух аппаратов, снабженных нагревателями и барботерами, при этом аппараты соединены в систему трубопроводами для острого пара и отработанного пара, причем трубопровод для острого пара соединен с барботерами, а трубопровод отработанного пара - с атмосферой, а между аппаратами и трубопроводами установлена запорная арматура для управления выпуском пара.2. A device for heating the reaction mixture in the process of obtaining metal salts, characterized in that it is made in the form of a system of two devices equipped with heaters and bubblers, while the devices are connected to the system by piping for hot steam and exhaust steam, and the pipeline for sharp steam connected to the bubblers, and the exhaust steam pipeline - to the atmosphere, and between the devices and pipelines installed valves to control the release of steam. 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что оно содержит элементы автоматического переключения запорной арматуры.3. The device according to claim 2, characterized in that it contains elements for automatically switching shutoff valves. 4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что оно содержит управляющий блок для автоматического переключения запорной арматуры. 4. The device according to claim 2, characterized in that it comprises a control unit for automatically switching shutoff valves.
RU2011147650/02A 2011-11-24 2011-11-24 Method of heating reaction mix in production of metal salts and device to this end RU2492251C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011147650/02A RU2492251C2 (en) 2011-11-24 2011-11-24 Method of heating reaction mix in production of metal salts and device to this end

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011147650/02A RU2492251C2 (en) 2011-11-24 2011-11-24 Method of heating reaction mix in production of metal salts and device to this end

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011147650A RU2011147650A (en) 2013-05-27
RU2492251C2 true RU2492251C2 (en) 2013-09-10

Family

ID=48789156

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011147650/02A RU2492251C2 (en) 2011-11-24 2011-11-24 Method of heating reaction mix in production of metal salts and device to this end

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2492251C2 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4997166A (en) * 1990-06-26 1991-03-05 Envirosave Usa, Inc. Silver recovery system
US6096209A (en) * 1998-11-25 2000-08-01 Aws Industries, L.L.C. Three media silver recovery apparatus
RU2242428C1 (en) * 2003-07-07 2004-12-20 Закрытое акционерное общество "Прерамет" Method for production of platinum hydrochloric acid
RU2380438C2 (en) * 2008-04-21 2010-01-27 Открытое акционерное общество "Государственный научный центр Научно-исследовательский институт атомных реакторов" (ОАО "ГНЦ НИИАР") DISSOLVING METHOD OF ALLOY Tc-Ru

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4997166A (en) * 1990-06-26 1991-03-05 Envirosave Usa, Inc. Silver recovery system
US6096209A (en) * 1998-11-25 2000-08-01 Aws Industries, L.L.C. Three media silver recovery apparatus
RU2242428C1 (en) * 2003-07-07 2004-12-20 Закрытое акционерное общество "Прерамет" Method for production of platinum hydrochloric acid
RU2380438C2 (en) * 2008-04-21 2010-01-27 Открытое акционерное общество "Государственный научный центр Научно-исследовательский институт атомных реакторов" (ОАО "ГНЦ НИИАР") DISSOLVING METHOD OF ALLOY Tc-Ru

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Ф. ХАБАШИ. Основы прикладной металлургии, т.2. - М.: Металлургия, 1975, с.19-20, 23, 39-43. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2011147650A (en) 2013-05-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2016000520A1 (en) Indirect low-temperature multi-effect seawater desalination system by using waste heat of exhaust gas of ship engine
CN105198148A (en) Salt crystallizing processing technology and device for zero discharge of high salt wastewater
CN105314678B (en) A kind of preparation method of vanadic anhydride
CN101928016B (en) Process for producing ammonium sulfate by adopting negative pressure double-countercurrent evaporation and crystallization mode
CN103781922A (en) Apparatus and method for condensing metal vapor
CN203954705U (en) A kind of chlorate/perchlorate vacuum and low temperature evaporation and crystallization system
CN101863497A (en) Mixing heating acid dissolving method and device for fly ash slurry
CN104368165A (en) Two-effect titanium liquid concentration device and process for preheating desalted water
RU2492251C2 (en) Method of heating reaction mix in production of metal salts and device to this end
US2551569A (en) Manufacture of ammonium nitrate
CN101435082A (en) Method for processing pickle liquor by negative pressure outer circulation continuous evaporation continuous freezing crystallization process
CN103265072B (en) A kind of basic zirconium chloride method for crystallising
CN106380017B (en) device and method for disposing mother liquor in chemical production
CN110723855B (en) Concentration treatment method of high-salinity wastewater and scale and corrosion inhibitor for treating high-salinity wastewater
JP2016216276A (en) Method for producing ammonium sulfate and method for dissolving ammonium sulfate crystal
CN104368167A (en) Triple-effect titanium liquid concentration device and concentration process
CN104250047A (en) Salt-containing wastewater treatment method
CN104548636B (en) Concentration and evaporation device in zirconium oxychloride production technology
CN108128982A (en) Wastewater treatment method in 2- propyl enanthol process units
CN1865142B (en) Desilication and titanium removing process in leaching process
CN103736286A (en) High-efficiency and energy-saving concentrator and evaporation concentration method of liquid materials
CN104524797B (en) Energy-conservation concentration and evaporation method in zirconium oxychloride production process
CN209246060U (en) A kind of boiler blowdown water residual neat recovering system
CN107523836B (en) A kind of steel acidleach wash after Waste Sulfuric Acid and waste hydrochloric acid mixed liquor recoverying and utilizing method
CN206940471U (en) A kind of external circulation heat exchanging formula steams sour device

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20151125