IT8148251A1 - Procedimento continuo per produrre solfato di calcio di peso leggero - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell?invenzione industriale dal titolo: "Procedimento continuo per produrre solfato di calcio di peso leggero?

RIASSUNTO

Procedimento continuo per la produzione di solfP to di calcio di peso leggero che ? solfato di calcio emiidrato tipo ?-fibroso. Il prodotto pu? essere sotto forma di particelle sferiche formate da fibre intrecciate del solfato di calcio emiidrato tipo a-fibroso. Il detto prodotto viene ottenuto facendo passare una poltiglia acquosa di solfato di calcio attraverso un reattore tubolare ed iniettando vapor d'acqua in detto poltiglia acquosa nel detto reattore tubolare per convertire idrotermicamente il solfato di calcio alimentato a solfato di calcio emiidrato tipo a-fibroso.

DESCRIZIONE

La presente invenzione fornisce un procedimento continuo per la produzione di solfato di calcio d? peso leggero. Pi? particolarmente, essa fornisce un procedimento per produrre in maniera continua solfa^ to di calcio di qualit? elevata e di peso leggero.

Sono noti vari metodi per produrre solfato di calcio fibroso di peso leggero sottoponendo solfato di calcio grezzo costituito principalmente da solfa, to di calcio b?idrsto ad una reazione idrotermica? La domanda di brevetto giapponese (Kokai) n? 152692/1979 riferisce un procedimento continuo per la produzione di solfato di calcio cristallino aghiforme comprendente l'operazione di iniettare vapor d'acqua in una poltiglia acquosa di solfato di calcio grezzo per riscaldare le poltiglia acquosa ad una temperatura di 115?G o pi? e poi iniettare detta poltiglia acquosa in una autoclave? Secondo questo procedimento, la poltiglia acquosa viene riscal data fin sopra ll5eC con il vapor d'acqua in un appa. recchio di mescolamento di gas-liquido di elevate prestazioni e, poi, la poltiglia risultante viene introdotta nell'autoclave. Precisamente, ? importante regolare la temperatura delle poltiglia acquosa a pi?*di 115?C prima di introdurla nell'autoclave Inoltre, in questa descrizione, si mette in rilievo che una corrente della poltiglia acquosa dovrebbe venire lasciata avvicinarsi ad un flusso a tappo? Quindi,la regolazione della quantit? di alimentazione di poltiglia acquosa ? un fattore importante oltre alla regolazione della temperatura di reazione. Viene riferito anche di stabilire la quantit? di alimentazione della poltiglia acquosa preferibilmente al di sotto di 11,7 cm per minuto, preferibilmente a 14 cm per minuto.

Il precedente procedimento, tuttavia, non ? sempre vantaggioso da un punto di vista economico per quanto riguarda costo di installazione e produttivit? poich? la dispersione della poltiglie acquosa nell?autoclave richiede un dispositivo di agitamento e la quantit? dell'alimentazione ? limitata.

Costituisce uno scopo della presente invenzione fornire un procedimento continuo per la produzione di un solfato di calcio di peso leggerqcon eccellente produttivit?.

E* stato trovato che lo sqopo pu? venire raggiunto impiegando un reattore tubolare ed introducendo vapor d?acqua direttamente entro una poltiglia del solfato di calcio grezzo nel reattore tubolare.

La presente invenzione, pertanto, fornisce un procedimento continuo per la produzione di solfato di calcio emildrato tipo a di peso leggero comprendente l'operazione di introdurre in maniera continua una poltiglie acquosa di solfato di calcio grezzo entro un reattore tubolare e, contemporaneamente, introdurre vapor d?acqua direttamente entro la poltiglia acquosa nel reattore tubolare per sottoporre il.solfato di c?lcio grezzo ad una reazione idrotermica -L'unica figura del disegno annesso ? uno schema del procedimento della presente invenzione.

Il solfato di calcio grezzo come qui usato c usualmente solfato di calcio biidrato. Inoltre, possono venire usati solfate di calcio :emiidrato,solfao di calcio solubile anidrite ed un miscuglio

di essi. Pu? venire impiegete qualsiasi fra tipo a e tipo 0 di solfato di calcio emiidrato. Come solfato di calcio grezzo del genere pu? venire impiegato qualsiasi solfato di calcio naturale, solfato di calcio prodotto chimicamente, splfato di calcio sotto-prodotto ottenuto in un processo di desolforazione di olio naturale, ecc.

L'acqua viene usualmente usata come solvente nel preparare la poltiglia acqu?sa del solfato di calcio grezzo secondo la presente invenzione. Inoltre possono venire usate una soluzione acquosa acida ed una soluzione acquosa contenente composto organico solubile in acqua.

Com? comp?nente acido per la abluzione acquosa acida possono venire usati acidi organici ed inorfanici. Esempi di.tali acidi organici comprendono acido acetico, acido tartarico, acido formico, acido malico, eco;ed esempi di tali acidi inorganici comprendono acido solforico, acido,nitrico, acido borico, ecc-Sebbene la concentrazione del componente acido nella soluzione acquose acida non sia soggetta ad alcuna particolare limitazione, essa ? usualmente fra circa 0,1 e 20 % in peso*

Composti organici solubili i$ acqua che vengono usati nel preparare la soluzione acquosa contenente composto organico solubile in acqua comprendono poliidrossi-composti come etilenglicole, dietilenglicole, glicerolo, ecc. Il Contenuto di composto orga?ico solubile in acqua i usualmente fra circa 0,1 ? 20 parti in peso per 100 parti in peso di acqua sebbene vari a seconda <3i varie condizioni. L'aggiunta di un tale comp?nente acido o composto organico solubile in acqua ad acqua rende pi? facile la precipitazione di solfato di calcio in stadi successivi.

Hel procedimento della presente invenzione viene impiegata una poltiglia acquosa preparate aggiungendo solfato di calcio grezzo, cio? l'alimentazione, el solvente precedente* Sebbene la concentrazione di solido nella poltiglie possa venire determinata in maniera appropriata a seconda dei tipo del solvente usato, .essa ? usualmente fra circa 1 e 30 % in peso e preferibilmente fra circa 2 e 30 % in peso* La poltiglia acquosa pu? venire mantenuta 8 temperatura ambiente e viene di preferenza regolata fra circa 60 e 100?C introducendo vapor d'acqua direttamente entro il recipiente della poltiglia oppure riscaldando il recipiente della poltiglia dall'esterno.

Hel procedimento della presente invenzione, la precedente poltiglia acquosa viene introdotta in maniera continua in reattore tubolare e, contemporaneamente, vapor d'acqua viene introdotto direttamente entro la poltiglia acquose nel reattore tubolare per sottoporre il solfato di calcio grezzo ad unareazione idrotermica. Il? vapor d'acqua viene in generale introdotto nel reattore attraverso il medesimo lato attraverso il quale viene introdotta la poltiglia acquosa e nella medesima direzione del flusso delle poltiglia acquosa- Oppure, il vapor d'acqua pu? venire introdotto in controcorrente nel reattore tubolare attraverso il lato attraverso il quale viene prelevato il prodotto di reazione. Possono venire impiegate anche altre posizioni delle introduzione di vapor d'acqua entro il reattore. Il reattore tubolare come qui usato ? generalmente un reattore del tipo a torre come mostrato nell'unica figura del disegno annesso in cui il reattore tubolare ? installato verticalmente. Finch? laforma del reattore ? tubolare,la posizione in cui viene installato non e critica. Per esempio, il reattore tubolare pu? venire installato orizzontalmente oppure ad angolo. Una delle caratteristiche della presente invenzione ? il fatto che in tali reattori installati orizzontalmente oppure ad angolo non insorge alcun problema nei riguardi della dispersione del solfato di calcio grezzo e del prodotto di reazione nella poltiglia .acquosa?

Qui in seguito, il procedimento della presente invenzione verr? spiegato in dettaglio con riferimento all'unica figura del disegno annesso.

Sdlfatp di calcio grezzo ed un solvente vengono introdotti in un recipiente 1 per la poltiglia in cui viene preparato una poltiglia acquosa. La poltiglia cos? preparata viene inviata in maniera continua ad un reattore 3jvtuoolare) di tipo c torre facendo uso di una pompa 2'. Usualmente, la poltiglia acquosa viene introdotta nel reattore dal suo fondo., sottoposta ad una reazione idroterraica mentre muove verso l'alto e poi prelevata dalla sommit? del reattore. Quando il reattore ? del tipo a serbatoio, si incontrano difficolt? nell'effettuare l'operazione in maniere continua ed inoltre ? necessario . agitamento. Cos?, questi reattori del tipo a serbatoio non sono adatti per une produzione efficace e continua di solfato di calcio di peso leggero di qualit? uniforme.

La poltiglia acquosa introdotta nel precedente reattore 3 di tipo a torre ;viene riscaldata dall'introduzione di vapor d'acqua direttamente in essa per effettuare la reazione idrotermica del solfato di calcio grezzo. Riscaldamento ausiliario dall'esterno del reattore pu? anche venire applicato per riscaldare il contenuto del reattore. Tuttavia, se il reattore viene riscaldato soltanto dal suo esterno senza 1# introduzione divapor d'acqua in esso si formano incrostazioni che si attaccano sulle pareti interna del reattore rendendo impossibile il funzionamento continuo poich? il reattore medesimo si riscalda.?

La velocit? lineare della poltiglia acquosa nel precedente reattore 3 di tipo a torre ? usualmente fra circa 50 e 1000 em per minuto (cm/minuto) e preferibilmente fra circa 100 e 5?0 cm/minuto. In particolare, ad una velocit? lineare da circa 250 a 350 cm/minuto, pu? vanir? ottenuto solfato di caldo sferico formato sostanzialmente di fibre di solfato di calcio intrecciate? La quantit? della poltiglia acquosa e del vapor d*acqua introdotte nel reattore 5 vengono determinate a?seconde della lunghezza e diametro del reattore, temperatura d? reazione, eco, in modo che ai ottenga la precedente velocit? lineare?

La reazione idrotermica nella torre tubolare viene effeT.lttuata^riscaldando la polt?glia acquosa fino ad una,temperatura fra 105*0 e 180*0 e preferibilmente fra 110 e 160*0.

Nel reattore 5 ditipo a torre, la poltiglie acquosa viiene introdotta'e fatte muovere in man?era cont?nua ed inoltre viene prodotto flusso turbolento dall'introduzione del vapor d'acqua cos? che la poltiglia acquosa ed il vapore vengono agitati sufficientemente? Se necessario oppure desiderabile, pu? venire fornito nel reattore 3 un mescolatore 4 statico?

Viene stabilito un tempo di permanenze di almeno 30 secondi? 11 tempo di permanenza viene determinato prendendo in considerazione la temperatura della reazione.

Il prodotto di reazione, cio? un solfato di calcio emiidrato tipo a, prodotto nel reattore 3 del

tipo a torre mediante reazione idrotermica viene prelevato in maniera continua dal reattore ed introdotto in un dispositivo di riserva 5- Se necessario, esso viene introdotto ancpra in un separatore solido-liquido (non mostrato) in cui viene eliminata acqua e viene estratto come prodotto bagnato. Il prodotto bagnato cos? ottenuto viene essiccato fra circa 50 e 120?C per fornire solfato di

calcio eraidrato tipo a secco.

Il prodotto solfato di calcio rcos? ottenuto

? un solfato di calcio emiidratp tipo a fibroso

e oppure un solfato di calcio emiidrato tipo a

sferico formato sostanzialmente dalle fibre di

solfato di calcio che si intrecciano cos? da formare particelle sferiche e pertanto ? di peso molto leggero. Il prodotto ? usualmente un miscuglio

del prodotto sotto forma di fibre e particelle

sferiche pi? grandi-Quando solfato di calcio emiidrato,

solfato di calcio solubile anidrite oppure una sostan za inorganica iij polvere-venga usata come parte del solfato di calcio grezzo, oppure venga usato un solvente contenente un acido, la maggior parte del solfato di calcio ottenuto ? sferico.

Secondo il procedimento della presente invenzione, come descritto sopra, un agitatore non ? fondamentalmente necessario, il rendimento dircalore ? elevato poich? vapor d'acqua viene introdotto direttamente come sorgente di calore e la quantit? della poltiglia acquosa alimentata pu? venire aumentata e pertanto la produttivit? ? molto elevata e i c?sti di impianto e funzionamento possono essere molto ridotti. Inoltre, regolando la quantit? delia poltiglia o del vapojf d'acqua alimentato oppure impiegando un mescolatore statico, pu? venire prodotto solfato di calcio avente varie propriet? fisiche.

Inoltre, poich? la reazione idrotermica viene eseguita mediante introduzione di vapor d'acqua ed il reattore medesimo non ? riscaldato, viene impedita 1'attaccarsi di incrostazioni alle pareti del reattore ed il funzionamento pu? venire effettuato in maniera continua per lunghi periodi di tempo.

Il prodotto solfato di calcio fibroso ottenuto mediante il procedimento della presente invenzione ha un piccolo diametro ed ? molto lungo.

Il prodotto solfato di calcio sferico formato da tale solfato di calcio fibroso ha una densit? molto bassa. Pertanto, sia il prodotto solfato di calcio fibroso che il prodotto splfato di calcio sferico sono di qualit? elevata.

Il solfato di calcio di peso leggero prodotto mediante il procedimento della presente invenzione ? di qualit? elevata ed uniforme e presenta grande resistenza meccanica. Esso pu? venire usato come materiale per costruzioni, ad esempio come materia le per soffitti, come materiale di divisione come materiale di isolamento termico, materiale di anima, materiale a spruzzo, ecc* ed anche come riempitivo per materie plastiche in vari campi-Illustrano la presente invenzione in dettaglio gli esempi che seguono.

?Esempi 1 fino a 12

Una poltiglia acquosa di a? solfato di calcio grezzo (solfato di calcio<sotto-prodotto t?i un7procedimento per desolforare petrolio) viene portato a 75?C ed introdotto in maniera continua in un reattore d?i tipo a torre (diametro interno: 8 cm; lunghezza: 550 cm) attraverso il.fondo ad una velocit? lineare predeterminata facendo uso di una pompa. Contemporaneamente, vapor d'acqua v?e?e introdotto nel reattore attraverso il suo fondo ed iniettato direttamente attraverso un mescolatore gas-liquido previsto sul suo fondo in modo da mantenere il miscaglio risultante ad una temperatura direazione predeterminata. Il prodotto di reazione viene prelevato in maniera continua dalla sommit? del reattore ed introdotto in un dispositivo di riserva e viene poi sottoposto ad una separazione solidoliquido mediante un separatore centrifugo. Il prodotto cos? ottenuto viene essiccato ad 80?C per 3 ore per ottenere un solfato di calcio emiidrato tipo a di peso legger?.

Negli esempi 6 e 7, un mescolatore statico viene posto in una parte superiore del mescolatore gas-l?quido.

Negli esempi 8 fino a 12, 3 mescolatori statici vengono previsti in una porzione superiore del mescolatore gas-liquido.

Le condizioni di reazione impiegate e le propriet? fisiche del solfato di calcio di peso leggero ottenuto sono mostrate nella tabella che segue.

TABELLA

Solfato di cal-Poltiglia acquosa di cio,di-peso legsolfato di calcio Presen Tempera Quanti Velociza ai istentura di ifero_ Res

t? di t? li za a fles-Esempio Solfato di calcio grezzo mestola reazione Densit? Rapporflusso neate sione K3 n* t?re in mucto di sol

Solvente Tipo Quantit?*1 (?G) ?'/ora) (cm/ chio fato di (Kg/cm2) min) (g/CHI ) calcio sferico x2n

acqua tipo hi- io no 150 80 26 0,12 3,0 2,71

idrato

400 130 0.13 36

1040 338 0.13 37 4,71

M

acido -P acetico .90 29 0,14 5.0

a 0,5%

170 55 0,16 7,0

acqua 15 SI 280 91 0,16 27 4,15 acido 150 0,15 33

acetico

a 0,5%

8 acqua 10 140 0,12 62

9 500 162 0,08 47

10 940 306 0,12 61

11 1050 341 0,12 67 6,00

12 135 1350 439 0,15 27

HIVENDICAZIONI

1. Procedimento per la produzione di un solfato di calcio emiidrato di tipo a in cui una poltiglia acquosa di solfato di calcio viene trattata idroter*^ micamente per formare solfato di calcio emiidrato tipo a fibroso, caratterizzato da ci? che comprende l?operazione di effettuare in maniera continua detto procedimento idrotermico riscaldando la poltiglia acquosa di solfato di calcio in un reattore tubolare mediante introduzione di vapor d'acqua nella poltiglia acquosa nel reattore tubolare per convertire il solfato di calcio e solfato di calcio emiidrato tipo a fibroso.

2. Procedimento secondo la rivendicazi?ne 1 in cui la parte liquida della poltiglia acquosa ? una soluzione acquosa acida od una soluzione acquose contenente composto organico solubile in acqua*

5- Procedimento secondo la rivendicazione 2, in cui la porzione liquida ? la detta soluzione acquosa acida che contiene almeno un acido scelto dal gruppo:formato da acido acetico, acido tartarico, acido formico, acido malica, acido solforico, acido nitrico ed acido boricq.

4. Procedimento secondo la rivendicazione 2, in cui la porzione liquida ? il composto organico solubile in acqua che contiene soluzione acquosa ed in cui il composto organico ? scelto dal gruppo formato da etilenglicole, dietilenglicole e glicerolo.

5? Procedimento secondo la rivendicazione 1, in cui la poltiglia acquosa di solfato di calcio ha una concentrazionein solido di circa 1 fino a circa 50% in peso.

6. Procedimento secondo le.rivendicazione 5. in cui la poltiglia acquosa di solfato di calcio viene riscaldata ad una temperatura da circa 60 a 100*0 prima di introdurre la poltiglia nel reattore tubolare.

7. Procedimento secondo la rivendicazione 1, in cui la poltiglia acquosa di solfato di calcio viene riscaldata ad una temperatura da circa 60 a 100?C prima di introdurre la poltiglia nel ^ attore tubolare.

B. Procedimento secondo la rivendicazione 1, in cui il reattore tubolare ? un reattore del tipo a torre.

9? Procedimento secondo qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 3, in cui le poltiglia acquosa di solfato di calcio viene introdotta nel reattore tubolare in una quantit? sufficiente a che paesi attraverso detto reattoi'e tubolare ad una velocit? xiaeare nel reattore fra circe 50 e 1000cm per minuto .

10. Procedimento secondo le rivendicazione 9* in cui la poltiglia acquosa di solfato di calcio viene fatta passare attraverso il reattore tubolare con una velocit? lineare nel reattore fra circa 250 e 350 era per minuto.

11? Procedimento secondo la rivendicazione 10, in cui almeno una parte del solfato di calcio tipo a fibroso emiidrato viene trasformata in particelle sferiche, ciascuna particella sferica es$endo formata da fibre intrecciate di solfato di calcio emiidrato tipo a fibroso,