PL176624B1 - The method of obtaining fine crystalline metal sulphates, preferably polyhydroxy, especially magnesium sulphate and a device for the crystallization of metal sulphates - Google Patents
The method of obtaining fine crystalline metal sulphates, preferably polyhydroxy, especially magnesium sulphate and a device for the crystallization of metal sulphatesInfo
- Publication number
- PL176624B1 PL176624B1 PL94305423A PL30542394A PL176624B1 PL 176624 B1 PL176624 B1 PL 176624B1 PL 94305423 A PL94305423 A PL 94305423A PL 30542394 A PL30542394 A PL 30542394A PL 176624 B1 PL176624 B1 PL 176624B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- tower
- drying
- metal
- crystallization
- air
- Prior art date
Links
Landscapes
- Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
Abstract
1. Sposób otrzymywania drobnokrystalicznych siarczanów metali, korzystnie jednowodnych, zwłaszcza siarczanumagnezu z wytworzonego roztworuwodnego, który po oczyszczeniu od żelaza i metali ciężkich poddano osuszeniu przez rozpyleniewwieży suszamiczej, do której poddaje się od góry czynnik grzewczy, znamienny tym, że roztwórwodny nienasycony siarczanumetalu wprowadza się po wstępnymzmieszaniu sprężonym powietrzem o ciśnieniu korzystnie 4 at. przede wszystkim do dolnej części komory suszamiczej, w której utrzymuje się w zawirowaniu strumień czynnika grzewczego korzystnie spalin w temperaturze wyższej od temperatury odwodnienia siarczanu metali o żądanym uwodnieniu utrzymując w komorze podciśnienie korzystnie 0,002 at., a strumień zawieszonychw powietrzu kryształów siarczanu metali odprowadzanyjestod dołu części stożkowej wieży suszamiczej gazociągiem do cyklonu odpylacza odśrodkowego. 4. Urządzeniedo krystalizacjisiarczanówmetali zwodnych roztworóww postacisuszamirozpyłowej z wieżą suszamiczą mającą dolną część stożkową z odprowadzeniem produktu i górną z kopułą z doprowadzeniem czynnika grzewczego, znamienne tym, że w części stożkowej posiada jako układ zasilający (10) co najmniej 1 parę przewodów doprowadzającychmedia takiejak: roztwór wodny siarczanu metalu i sprężone powietrze zakończonych wspólnym elementem rozpylającym (13), korzystnie dyszą,dwuskładnikową które sąumocowane w ścianie wieży (1) we wspólnej obudowie wewnątrz ruty dyszowej (14), umieszczonej centrycznie w rurze wprowadzającej (15), a ponadto posiadaw połączonej ze spiralnym przewodem grzewczym (7) w zewnętrznej nagrzewnicy (2) dwa rodzaje regulowanych przesłon: poziomą (25) i pionową (26).1. A method for obtaining fine-crystalline metal sulfates, preferably monohydrates, especially magnesium sulfate, from the produced aqueous solution which, after being purified from iron and heavy metals, was subjected to drying by spraying in a drying tower to which a heating medium is introduced from above, characterized in that the unsaturated aqueous solution of metal sulfate is introduced after preliminary mixing with compressed air at a pressure of preferably 4 atm, primarily into the lower part of the drying chamber, in which a stream of heating medium, preferably exhaust gases, is kept in swirling motion at a temperature higher than the dehydration temperature of metal sulfate with the desired hydration, maintaining a negative pressure of preferably 0.002 atm in the chamber, and the stream of metal sulfate crystals suspended in air is discharged from the bottom of the conical part of the drying tower through a gas pipeline to the cyclone of a centrifugal dust separator. 4. A device for crystallization of metal sulfates from aqueous solutions in the form of spray dryers with a drying tower having a lower conical part with a product discharge and an upper part with a dome with a heating medium supply, characterized in that in the conical part it has as a supply system (10) at least 1 pair of pipes supplying media such as: an aqueous solution of metal sulfate and compressed air, terminated with a common spraying element (13), preferably a two-component nozzle, which are mounted in the tower wall (1) in a common housing inside the nozzle pipe (14), placed centrally in the insertion pipe (15), and furthermore it has in the external heater (2) connected to the spiral heating pipe (7) two types of adjustable diaphragms: horizontal (25) and vertical (26).
Description
Przedmiotem wynalazkujest sposób otrzymywania drobnokrystalicznych siarczanów metali, korzystnie jednowodnych, zwłaszcza siarczanu magnezu oraz urządzenie do krystalizacji siarczanów metali.The subject of the invention is a method for obtaining fine-crystalline metal sulfates, preferably monohydrates, especially magnesium sulfate, and a device for crystallization of metal sulfates.
Najczęściej roztwór siarczanu metalu otrzymuje się przez roztwarzanie surowca metalicznego w kwasie siarkowym, bądź przez reakcję związków metalu z kwasem siarkowym. Następnie oczyszcza się go od żelaza oraz metali ciężkich i poddaje krystalizacji.Metal sulfate solutions are most often obtained by digesting raw metals in sulfuric acid or by reacting metal compounds with sulfuric acid. They are then purified of iron and heavy metals and crystallized.
Znane są również metody otrzymywania siarczanów metali. W polskim opisie patentowym nr 93 371 przedstawiono sposób otrzymywania siarczanu żelazawego o wysokim stopniu czystości z kąpieli trwających. Istotę tego postępowania stanowi krystalizacja roztworu potrawiennego w krystalizatorze cyklonowym pod ciśnieniem 4 atm., przy równoczesnym ochłodzeniu do temperatury 283 K. Po odwirowaniu i przemyciu wodą demineralizowaną otrzymany krystaliczny siarczan żelazawy suszy się podczas swobodnego opadania strumieniem powietrza o temperaturze 303 K.Methods for obtaining metal sulfates are also known. Polish patent description No. 93,371 describes a method for obtaining high-purity ferrous sulfate from continuous baths. The essence of this procedure is the crystallization of the pickling solution in a cyclone crystallizer at a pressure of 4 atm, while simultaneously cooling to 283 K. After centrifugation and washing with demineralized water, the resulting crystalline ferrous sulfate is dried by free fall in a stream of air at 303 K.
Otrzymywanie siarczanu miedziowego z miedzi i gazów, zwłaszcza kominowych przedstawiono w polskim opisie patentowym nr 119 970. Sposób z przeciwprądem materiałowym w temperaturze 30 - 90°C i cyrkulacjąroztworu siarczanu miedziowego polega na absorpcji dwutlenku siarki z nadmiarowym tlenem w roztworze siarczanu miedziowego oraz roztworzeniu miedzi metalicznej w obecności tlenu w siarczanie miedziowym i kwasie siarkowym. Proces może być ciągły lub periodyczny. Z dowolnego punktu układu odbiera się roztwór, kierowany następnie do krystalizacji.The production of copper sulfate from copper and gases, particularly chimney gases, is described in Polish patent description No. 119,970. The method, using a countercurrent flow at a temperature of 30-90°C and circulating the copper sulfate solution, involves the absorption of sulfur dioxide with excess oxygen in the copper sulfate solution and the dissolution of metallic copper in the presence of oxygen in copper sulfate and sulfuric acid. The process can be continuous or batch. The solution is withdrawn from any point in the system and then sent for crystallization.
W polskim opisie patentowym nr 160 683 pokazano sposób wytwarzania rozpuszczalnych związków magnezu z odpadów przemysłowych polegający na ługowaniu surowca zawierającego metaliczny magnez rozgrzanym roztworem kwasu mineralnego. Według wynalazku surowiec roztwarza się w kwasie mineralnym o temperaturze 333K-343Kw stanie statycznym' aż do całkowitego rozpuszczenia się odpadów.Polish patent no. 160,683 describes a method for producing soluble magnesium compounds from industrial waste by leaching a raw material containing metallic magnesium with a heated mineral acid solution. According to the invention, the raw material is dissolved in mineral acid at a temperature of 333K-343K in a static state until the waste is completely dissolved.
Obok metod wytwarzania siarczanów metali znane są również sposoby i urządzenia do krystalizacji.In addition to methods for producing metal sulfates, methods and devices for crystallization are also known.
W opisie patentowym nr 110 055 przedstawiono sposób wysokotemperaturowej krystalizacji z roztworów wodnych, które podgrzewa się do temperatury nie przekraczającej temperatury nasycenia.Patent description No. 110,055 presents a method of high-temperature crystallization from aqueous solutions that are heated to a temperature not exceeding the saturation temperature.
Proces krystalizacji prowadzono w trzech fazach: zarodkowania, głównego wzrostu kryształów, rozpuszczania nadmiaru zarodków krystalizacji. Kryształ odbierano z fazy głównego wzrostu kryształów, a z pokrystalizacyjnego roztworu część zawracano do fazy rozpuszczania nadmiaru zarodków krystalizacji, natomiast resztę rozdzielono na ciecz i opary. Urządzenie składa się z odpowiednio połączonych za pomocą rur i zaworów trzech lub więcej reakcyjnych rur, przeponowego wymiennika ciepła, wyparki, strumienicy i pomp. Według tego sposobu i urządzenia otrzymuje się kryształy o dużej jednorodności z niewielką ilością pokrystalizacyjnego roztworu.The crystallization process was conducted in three phases: nucleation, main crystal growth, and dissolution of excess crystallization nuclei. The crystal was collected from the main crystal growth phase, and a portion of the post-crystallization solution was recycled to the excess crystallization nuclei dissolution phase, while the remainder was separated into liquid and vapor. The device consists of three or more reaction tubes, connected by pipes and valves, a diaphragm heat exchanger, an evaporator, an ejector, and pumps. This method and device yield highly homogeneous crystals with a small amount of post-crystallization solution.
Opis patentowy nr 125 192 dotyczy sposobu rozdzielania roztworu najego składniki lotne i nielotne na drodze odparowania, a w szczególności roztworu z lotnym rozpuszczalnikiem i nielotną substancją rozpuszczoną, na produkt gazowy - rozpuszczalnik oraz produkt ciekły - substancję rozpuszczoną.Patent description No. 125,192 concerns a method of separating a solution of its volatile and non-volatile components by evaporation, in particular a solution with a volatile solvent and a non-volatile solute, into a gaseous product - the solvent and a liquid product - the solute.
Sposób krystalizacji fluidalnej oraz krystalizator jest przedmiotem polskiego wynalazku opatentowanego pod nr 121060. Według tego sposobu roztwór bliski nasycenia ze strefy wzrostu kryształów rozdziela się na dwa strumienie, z których jeden kieruje się do przesycenia, a drugi podgrzewa o 1-10 K, a następnie schładza i kieruje do przesycenia. Krystalizator składający się ze zbiornika z rurąpołączonego z wymiennikiem ciepła zawiera ponadto dodatkowe ich połączenie. Zaletą tej metody jest otrzymywanie dużych kryształów o żądanym składzie granulometrycznym przeznaczone dla soli nieorganicznych o umiarkowanej lub dobrej rozpuszczalności w wodzie.The fluidized bed crystallization method and crystallizer are the subject of a Polish invention patented under No. 121060. According to this method, a near-saturated solution from the crystal growth zone is separated into two streams, one of which is directed to supersaturation, while the other is heated by 1-10 K, then cooled and directed to supersaturation. The crystallizer, consisting of a tank with a pipe connected to a heat exchanger, also includes an additional connection between the two. The advantage of this method is the production of large crystals with the desired granulometric composition, intended for inorganic salts with moderate to good water solubility.
Sposób krystalizacji przez rozpylenie roztworu w wieży przez którą przepływa strumień gazu - według polskiego opisu patentowego nr 151 545 polega na tym, że gaz cyrkuluje w obieguThe method of crystallization by spraying the solution in a tower through which a gas stream flows - according to Polish patent description No. 151 545 - consists in the fact that the gas circulates in a circuit
176 624 zamkniętym z krystalizatora do chłodnicy, w której od góry jest zraszany cieczą chłodzącą rozpuszczalnikiem i po ochłodzeniu kierowany do wieży chłodzącej rozpuszczalnika, natomiast ogrzany rozpuszczalnik również w obiegu zamkniętym przez wymiennik ciepła zawraca się do chłodnicy gazu.176 624 closed from the crystallizer to the cooler, where it is sprayed with a solvent cooling liquid from above and after cooling it is directed to the solvent cooling tower, while the heated solvent is also returned to the gas cooler in a closed circuit through a heat exchanger.
Urządzenie składa się z krystalizatora z wieżą chłodzącą, kolumny chłodniczej gazu i wymiennika ciepła. Wentylator powoduje cyrkulację gazu chłodzącego w obiegu; wieża chłodząca kolumna, a pompa w zbiorniku pośrednim cyrkulację roztworu chłodzącego w obiegu kolumna chłodząca - wymiennik ciepła.The device consists of a crystallizer with a cooling tower, a gas cooling column, and a heat exchanger. A fan circulates the cooling gas through the cooling tower-column loop, and a pump in the intermediate tank circulates the cooling solution through the cooling column-heat exchanger loop.
Powyżej przedstawione, opatentowane rozwiązania dotyczą krystalizacji substancji z nasyconych lub bliskich nasycenia roztworów, przeważnie wodnych, przeprowadzanych z reguły w urządzeniach krystalizacyjnych. Niekiedy są to krystalizacje wysokotemperaturowe. W wyniku celowo prowadzonych krystalizacji otrzymuje się sole drobno- lub grubokrystaliczne, o coraz to mniejszej ilości zanieczyszczeń. Sole drobnokrystaliczne otrzymuje się podczas krystalizacji w wysokich temperaturach przy szybkim przesyceniu i szybkim ochłodzeniu. Ze względu na to, że małe kryształy są czyściejsze od dużych kryształów, co jest wymagane w wielu przypadkach, przykładowo dla komponowania pasz i nawozów - celowe jest prowadzenie procesów wysokotemperaturowych, drobnokrystalicznych umożliwiających ponadto otrzymanie produktu jednorodnego pod względem wielkości i składu chemicznego. Ponieważjednocześnie pożądanącechę omawianego produktu stanowi jego zbliżony skład, jak skład roztworu wyjściowego - czego nie zapewniają klasyczne metody krystalizacji - nieoczekiwanie zwrócono uwagę na suszenie rozpyłowe mimo, że dotychczas - poza znanym suszeniem stopionego mirabilitu - do procesu suszenia kierowano zawiesiny i substancje stałe.The patented solutions presented above concern the crystallization of substances from saturated or near-saturated solutions, usually aqueous, typically performed in crystallization equipment. Sometimes, these crystallizations are performed at high temperatures. Purpose-built crystallizations yield fine- or coarse-crystalline salts with progressively fewer impurities. Fine-crystalline salts are obtained during high-temperature crystallization with rapid supersaturation and rapid cooling. Because small crystals are purer than large crystals, which is required in many applications, such as for composing feed and fertilizers, high-temperature, fine-crystalline processes are recommended, which also allow for obtaining a product that is uniform in size and chemical composition. Since a desirable feature of the discussed product is its composition similar to the composition of the initial solution - which is not ensured by classical crystallization methods - unexpectedly, attention was paid to spray drying, even though so far - apart from the known drying of melted mirabilite - suspensions and solid substances were used for the drying process.
Znane urządzenie do rozpyłowego osuszania cieczy, a zwłaszcza do otrzymywania sproszkowanego mleka z opisu polskiego zgłoszenia patentowego nr P. 179 587 zawiera wieżę osuszającą składającą się z cylindrycznej górnej części i dolnej części w kształcie odwróconego stożka, przy czym owa dolna część zawiera dolny odcinek o kształcie odwróconego stożka i górny odcinek o kształcie odwróconego stożka ściętego, a dolny odcinek dolnej części wieży zawiera stożkową ścianę ze szczelinami i osłoną zewnętrznie usytuowaną wokół tej ściany ze szczelinami tak, aby utworzyć między nimi przestrzeń w kształcie leja, a szczeliny w stożkowej ścianie mają kształt wywołujący ruch wirowy powietrza w obrębie ściany, zaś w górnej części wieży usytuowana jest dysza rozpylająca pod ciśnieniem poddawaną osuszeniu ciecz, ponadto ma układ podający gorące powietrze, podłączony do górnej części wieży, służący do dostarczenia gorącego powietrza do jej wnętrza, do osuszania układ podający suche zimne powietrze, podłączony do dolnej części wieży, służący do dostarczania odwilgotnionego, zimnego powietrza do wnętrza wieży, przy czym układ podający zimne powietrze zawiera pierwszy przewód, służący do wprowadzania zimnego powietrza do górnego odcinka dolnej części wieży i drugi przewód służący do wprowadzenia zimnego powietrza do lejowato ukształtowanej przestrzeni, ujście usytuowane przy połączeniu górnej i dolnej części wieży, gdzie powietrze gorące i zimne stykają się ze sobą, służące do odprowadzania z wieży powietrza stanowiącego mieszaninę gorącego i zimnego powietrza, otwór przelotowy usytuowany w dolnej części wieży, służący do odprowadzania osuszonego, sproszkowanego produktu, oraz układ obiegowy do zawracania proszku ulatującego ujściem do górnego odcinka dolnej części wieży. Układ obiegowy zawiera odpylacz odśrodkowy oddzielający proszek i zawracający do dolnej części wieży, przy czym powietrze jest wydmuchiwane z odpylacza do atmosfery. Wylot odpylacza odśrodkowego, którym wydostaje się wydzielony od powietrza proszekjest połączony z układem podającym suche, zimne powietrze.A known device for spray drying of liquids, and in particular for obtaining powdered milk, from the description of Polish patent application No. P. 179 587 comprises a drying tower consisting of a cylindrical upper part and a lower part in the shape of an inverted cone, wherein said lower part comprises a lower section in the shape of an inverted cone and an upper section in the shape of an inverted truncated cone, and the lower section of the lower part of the tower comprises a conical wall with slots and a cover externally located around said wall with slots so as to create a funnel-shaped space between them, and the slots in the conical wall have a shape causing a swirling motion of the air within the wall, and in the upper part of the tower there is a nozzle for spraying the liquid to be dried under pressure, and furthermore it has a hot air supply system connected to the upper part of the tower for supplying hot air to its interior, for drying, a dry cold air supply system connected to the lower part of the tower for supplying dehumidified, cold air to the interior a tower, wherein the cold air supply system includes a first conduit for introducing cold air into the upper section of the lower part of the tower and a second conduit for introducing cold air into the funnel-shaped space; an outlet located at the junction of the upper and lower parts of the tower where the hot and cold air meet; an outlet for discharging the air comprising a mixture of hot and cold air from the tower; a port located in the lower part of the tower for discharging the dried, powdered product; and a circulation system for returning the powder escaping through the outlet to the upper section of the lower part of the tower. The circulation system includes a centrifugal dust collector that separates the powder and returns it to the lower part of the tower, with air being exhausted from the dust collector into the atmosphere. The outlet of the centrifugal dust collector, through which the powder separated from the air escapes, is connected to the dry, cold air supply system.
Działanie znanego urządzenia do rozpyłowego osuszania cieczy z opisu polskiego zgłoszenia patentowego nr P. 179 587 polega na tym, że mleko stężone do około 50% podawane jest pompą do dyszy zamontowanej w środkowej, wewnętrznej, górnej części wieży. Mleko stężone jest rozpylane dyszą ciśnieniową do wnętrza wieży. Do szczytu wieży dostarczane jest gorące powietrze o temperaturze 150°C, które przepływa pionowo w dół, podczas gdy odwilgotnione zimne powietrze o temperaturze około 15 - 20°C przemieszcza się do góry w obrę176 624 bie części stożkowej wieży. Strumień gorącego powietrza i strumień zimnego powietrza tworzą powierzchnię graniczną. Sproszkowane cząsteczki rozpylonego, stężonego mleka opadają w obrębie wieży w dół poprzez strefę ogrzewania, a następnie strefę chłodzenia. Wysuszony mleczny proszek odprowadzany jest króćcem przelotowym usytuowanym osiowo w dolnym końcu stożkowej dolnej części wieży osuszającej. Stożkowa dolna część wieży chłodzona jest przez wprowadzenie pomiędzy stożkowo ukształtowaną ścianę dolnej części wieży a osłonę zimnego powietrza, a następnie poprzez szczeliny w ścianie stożkowo ukształtowanej do wnętrza stożkowej części wieży. Zimne powietrze wiruje w przestrzeni w kształcie leja, przechodzi przez szczeliny i wprowadzanejest prawie równolegle do wewnętrznej powierzchni ściany stożkowej części wieży, a następnie jest kierowane w górę wieży. Unoszące się zimne powietrze w części stożkowej wieży łączy się z wilgotnym gorącym powietrzem schodzącym ze szczytu wieży osuszającej w kanale wylotowym usytuowanym przy złączeniu górnej cylindrycznej części wieży ze stożkową dolną częścią wieży, po czym kieruje się na odpylacz odśrodkowy, w którym odpyla się sproszkowane mleko, a powietrze odprowadzane jest do atmosfery.The operation of the known device for spray drying liquids, described in Polish patent application no. P. 179,587, involves feeding milk concentrated to approximately 50% by a pump to a nozzle mounted in the central, inner, upper part of the tower. The concentrated milk is sprayed into the tower by a pressure nozzle. Hot air at a temperature of 150°C is supplied to the top of the tower and flows vertically downward, while dehumidified cold air at a temperature of approximately 15-20°C moves upward within the conical part of the tower. The hot air stream and the cold air stream form a boundary surface. Powdered particles of the sprayed, concentrated milk fall down within the tower through a heating zone and then a cooling zone. The dried milk powder is discharged through a port located axially at the lower end of the conical lower part of the drying tower. The conical lower part of the tower is cooled by introducing cold air between the conically shaped wall of the lower part of the tower and a cold air shield, and then through slots in the conically shaped wall into the conical part of the tower. The cold air swirls in a funnel-shaped space, passes through the slots, enters almost parallel to the inner wall surface of the conical part of the tower, and is then directed up the tower. The rising cold air in the conical part of the tower combines with the moist, hot air descending from the top of the drying tower in an exhaust duct located at the junction of the upper cylindrical part of the tower and the conical lower part of the tower. It then passes to a centrifugal dust collector, where the powdered milk is dedusted and the air is discharged to the atmosphere.
Zagadnieniem technicznym wymagającym rozwiązaniajest takie zmodyfikowanie znanego sposobu rozpyłowego osuszania cieczy oraz znanego urządzenia do rozpyłowego osuszania cieczy, aby w procesie otrzymywania siarczanów metali, zwłaszcza siarczanu magnezu z nienasyconego wodnego roztworu otrzymywać drobnokrystaliczne siarczany metali o jednakowym składzie chemicznym i o uwodnieniu w zależności od potrzeb.The technical issue that requires a solution is to modify the known method of spray drying of liquids and the known device for spray drying of liquids in such a way that in the process of obtaining metal sulphates, especially magnesium sulphate from an unsaturated aqueous solution, fine-crystalline metal sulphates of the same chemical composition and hydration depending on the needs are obtained.
Sposób według wynalazku polega na tym, że roztwór wodny nienasycony siarczanu metalu wprowadza się po wstępnym zmieszaniu sprężonym powietrzem o ciśnieniu korzystnie 4 at. przede wszystkim do dolnej części komory suszamiczej, w której utrzymuje się w zawirowaniu strumień czynnika grzewczego, korzystnie spalin w temperaturze wyższej -od temperatury odwodnienia siarczanu metalu o żądanym uwodnieniu, utrzymując w komorze podciśnienie korzystnie 0,002 at., a strumień zawieszonych w powietrzu kryształów siarczanu metalu odprowadzany jest od dołu części stożkowej wieży suszamiczej gazociągiem do odpylacza odśrodkowego. Korzystnie do procesu suszenia wprowadza się roztwór wodny siarczanu metalu o temperaturze najwyżej 60°C i z prędkością odparowania około 150 l/h. W procesie suszenia składającym się kolejno z etapów: rozpylania cieczy, odparowania wody i przesycania i krystalizacji wielowodnego siarczanu metalu, jego ostatni etap czyli dehydratacja do siarczanu jednowodnego zachodzi korzystnie w temperaturze 200 do 300°C.The method according to the invention involves introducing an unsaturated aqueous solution of metal sulfate, after preliminary mixing with compressed air at a pressure of preferably 4 atm, primarily into the lower part of the drying chamber, in which a stream of heating medium, preferably exhaust gases, is maintained in swirling motion at a temperature higher than the dehydration temperature of the metal sulfate with the desired hydration, while maintaining a negative pressure of preferably 0.002 atm in the chamber, and the stream of metal sulfate crystals suspended in air is discharged from the bottom of the conical part of the drying tower via a gas pipeline to a centrifugal dust separator. Preferably, an aqueous solution of metal sulfate at a temperature of at most 60°C and an evaporation rate of approximately 150 l/h is introduced into the drying process. In the drying process consisting of the following stages: spraying the liquid, evaporating the water and supersaturation and crystallization of the polyhydrate metal sulfate, its last stage, i.e. dehydration to the monohydrate sulfate, preferably takes place at a temperature of 200 to 300°C.
Urządzenie do krystalizacji siarczanów metali - według wynalazku w postaci suszami rozpyłowej z wieżą suszamiczą maj ącą dolną część stożkową z odprowadzeniem produktu i gómą z kopułąz doprowadzeniem czynnika grzewczego, charakteryzuje się tym, że w części stożkowej posiada jako układ zasilający co najmniej 1 parę przewodów doprowadzających media takie jak: roztwór wodny siarczanu metalu i sprężone powietrze zakończonych wspólnym elementem rozpylającym, korzystnie dyszą dwuskładnikową, które sąmocowane w ścianie wieży we wspólnej obudowie wewnątrz rury dyszowej umieszczonej centrycznie w rurze wprowadzającej, a ponadto posiada w połączonej ze spiralnym przewodem grzewczym zewnętrznej nagrzewnicy dwa rodzaje regulowanych przesłon: poziomą i pionową. Korzystnie zamocowane parami przewody doprowadzające media są usytuowane na jednym poziomie powierzchni wieży, korzystnie symetrycznie. Dysza dwuskładnikowa składająca się z obsady gwintowanej i korpusu z wlotami: sprężonego powietrza i roztworu posiada powyżej wlotu roztworu osadzone na pierścieniowej uszczelce korzystnie miedzianej, kierownice powietrza z wewnętrznym pionowym kanałem roztworu i z głowicą mającą ślimakowate wyżłobienia dla zawirowania powietrza, powyżej której jest usytuowana komora zawirowania obu mediów utworzona przez pierścieniową wkładkę dociskową do której przylega poprzez uszczelkę wkładka dyszowa. Urządzenie korzystnie posiada dodatkowy układ zasilający w postaci zamocowanego centrycznie do górnej kopuły wieży elementu rozpryskowego, dogodnie wirującego dysku. W nagrzewnicy pozioma przesłona w postaci płaskiej tarczy z zasuwanymi elementami zakrywa dno, a pionowa przesłona o kształcie pierścienia z odsłanianymi szczelinami jest zamocowana na obwodzie dolnej części cylindrycznej.A device for the crystallization of metal sulfates, according to the invention, in the form of a spray dryer with a drying tower having a lower conical section with a product discharge and an upper section with a dome with a heating medium supply, is characterized in that the conical section has a supply system of at least one pair of pipes supplying media such as an aqueous solution of metal sulfate and compressed air, terminated with a common spray element, preferably a two-component nozzle, which are mounted in the tower wall in a common housing inside a nozzle tube placed centrally in the inlet tube. Furthermore, it has two types of adjustable diaphragms in an external heater connected to a spiral heating pipe: horizontal and vertical. Preferably, the media supply pipes, mounted in pairs, are located at one level of the tower surface, preferably symmetrically. A two-component nozzle, consisting of a threaded housing and a body with inlets for compressed air and solution, has an air guide above the solution inlet, mounted on an annular seal, preferably copper, with an internal vertical solution channel and a head with helical grooves for air swirl. Above this is a swirl chamber for both media, formed by an annular pressure insert to which the nozzle insert adheres through a seal. The device preferably has an additional supply system in the form of a spray element, conveniently a rotating disc, centrally mounted to the upper dome of the tower. In the heater, a horizontal screen in the form of a flat disc with sliding elements covers the bottom, while a vertical screen in the shape of a ring with exposed slots is mounted on the circumference of the lower cylindrical part.
176 624176 624
Stosując sposób i urządzenie według wynalazku można otrzymać drobnokrystaliczne siarczany metali o różnym - w zależności od potrzeb - stopniu uwodnienia. Wytworzone siarczany metali posiadajątę właściwość, że każdy z kryształów majednakowy skład chemiczny, co stanowi ich doskonałe uśrednienie.Using the method and device of the invention, fine-crystalline metal sulfates with varying degrees of hydration can be obtained, depending on the needs. The resulting metal sulfates have the property that each crystal has the same chemical composition, which constitutes their perfect averaging.
Przykład. Otrzymany w znany sposób i oczyszczony od żelaza i metali ciężkich roztwór wodny siarczanu magnezu o stężeniu 49 g Mg/dm3 spływa króćcem bocznym ze zbiornika magazynowego pod własnym ciśnieniem do zbiornika przejściowego.Example. An aqueous solution of magnesium sulfate with a concentration of 49 g Mg/ dm3, obtained in a known manner and purified from iron and heavy metals, flows through a side connector from a storage tank under its own pressure into a transition tank.
Oba zbiorniki pracują na zasadzie naczyń połączonych. Następnie ze zbiornika przejściowego wyposażonego w membranę filtracyjną zabezpieczającą pompy i dysze przed zatkaniem, za pomocąpompy wirowej roztwór wprowadza się do stożkowej dolnej części wieży poprzezjeden z układów zasilających. Tymczasem, po uruchomieniu wentylatora i przepustnic na rurociągu za wentylatorem ustala się wewnątrz wieży podciśnienie na poziomie 0,0018 at. Z dwóch układów zasilających: wirującego dysku umieszczonego w górnej kopule wieży, czy pary przewodów doprowadzających media zakończonych wspólnym elementem rozpryskowym, a mianowicie dyszą dwuskładnikową - w procesie jest wykorzystywany jeden układ, a drugi stanowi rezerwę. Płynący jednym z przewodów roztwór wpływa do dyszy, gdzie przepływa przez pionowy kanał kierownicy powietrza napotykając na zawirowany po przejściu przez głowicę kierownicy strumień sprężonego powietrza o ciśnieniu 4,5 at. i po wstępnym zmieszaniu w komorze zawirowania wylatuje w postaci mgły rozpylonej w kształcie odwróconych stożków wzajemnie się przenikających.Both tanks operate as communicating vessels. Then, from the intermediate tank, equipped with a filter membrane to protect the pumps and nozzles from clogging, the solution is fed by a centrifugal pump into the conical lower part of the tower through one of the supply systems. Meanwhile, after activating the fan and dampers in the pipeline downstream of the fan, a negative pressure of 0.0018 atm is established inside the tower. From the two supply systems—a rotating disc located in the upper dome of the tower, or a pair of media supply lines terminating in a common spray element, namely a two-component nozzle—one system is used in the process, while the other serves as a reserve. The solution flowing through one of the lines enters the nozzle, where it flows through the vertical air guide channel, encountering a swirling stream of compressed air at 4.5 atm after passing through the guide head. After preliminary mixing in the swirl chamber, it emerges as a mist sprayed in the shape of inverted cones that interpenetrate.
Natomiast z nagrzewnicy powietrza opalanej zamontowanym w jej spodzie palnikiem gazowym po wyregulowaniu temperatury za pomocą dwóch rodzajów przesłon zewnętrznego powietrza ustala się temperaturę wylotu gorącego powietrza i jego wlotu do górnej kopuły wieży w wysokości wymaganej dla pożądanego stopnia odwodnienia krystalicznego produktu, a więc dla siarczanu magnezujednowodnego - 250°C. Przy czym wymagana temperatura do produkcji siarczanu magnezu bezwodnego wynosi 400°C. Ogrzewane do tej temperatury powietrze po zawirowaniu w spiralnym przewodzie czynnika grzewczego usytuowanym w górnej kopule wieży wlatuj e do j ej wnętrza w przeciwprądzie do rozpylonego roztworu. Wewnątrz wieży, roztwór pod wpływem temperatury i w efekcie wymiany masy ulega procesom: rozpylania, odparowania wody, zagęszczania czyli przesycania, krystalizacji wielowodnego siarczanu magnezu, a następnie dehydratacji do siarczanu magnezu jednowodnego. Po zakończeniu suszenia charakteryzującego się obniżką temperatury do 80°C strumień zawieszonych w powietrzu kryształków siarczanu magnezu jednowodnego wlatuje do cyklonów, gdzie zachodzi oddzielanie drobnych kryształków, o konsystencji proszku od gazu. Gaz przechodząc przez płuczkę wodną zainstalowaną na kominie wylotowym zostaje oczyszczony w płuczce wodnej, gdzie najdrobniejsze frakcje pyłu przechodzą do roztworu zawracanego następnie do obiegu.In the air heater, fired by a gas burner mounted at the bottom, after temperature control using two types of external air diaphragms, the hot air outlet temperature and its inlet to the upper tower dome are set at the level required for the desired degree of dehydration of the crystalline product, i.e., for magnesium sulfate monohydrate, 250°C. The required temperature for the production of anhydrous magnesium sulfate is 400°C. Air heated to this temperature, swirling in a spiral heating medium conduit located in the upper tower dome, flows into the tower in countercurrent to the atomized solution. Inside the tower, the solution, due to temperature and mass transfer, undergoes the following processes: atomization, water evaporation, densification (supersaturation), crystallization of polyhydrated magnesium sulfate, and then dehydration to magnesium sulfate monohydrate. After drying, characterized by a temperature reduction to 80°C, the stream of magnesium sulfate monohydrate crystals suspended in the air enters cyclones, where the fine, powder-like crystals are separated from the gas. The gas passes through a water scrubber installed on the exhaust stack and is cleaned in the water scrubber, where the finest dust fractions are transferred to a solution that is then recycled.
Uzyskany produkt MgSO4 · H2O z wydajnością 150 kg/h, dobrze zsypujący się ze ścian zbiorników magazynowych posiada kryształki o takim samym składzie chemicznym, a mianowicie (w procentach wagowych): Mg - 17,12, Pb - 0,03, Fe - 0,007, Cd - 0,058, Zn - 0,05, Mn - 0,54, Ca - 0,59, Cl -1,5 i SO4 - 67,5.The obtained product MgSO4 · H 2 O with a capacity of 150 kg/h, flowing well from the walls of storage tanks, has crystals of the same chemical composition, namely (in percent by weight): Mg - 17.12, Pb - 0.03, Fe - 0.007, Cd - 0.058, Zn - 0.05, Mn - 0.54, Ca - 0.59, Cl - 1.5 and SO4 - 67.5.
Urządzenie do krystalizacji siarczanów metali bliżej objaśniono w przykładzie wykonania na rysunku, w którym fig. 1 przedstawia urządzenie w przekroju poprzecznym pionowym, fig. 2 - urządzenie w widoku z boku, fig. 3 - urządzenie w widoku z góry. Natomiast na fig. 4 pokazano szczegół zamocowania przewodów w ścianie wieży, w przekroju i w widoku z boku, fig. 5 - zamocowanie przewodów w ścianie wieży w przekroju i w widoku z góry, na fig. 6 - dyszę w półprzekroju i w widoku, na fig. 7 - kierownicę powietrza w przekroju pionowym, fig. 8 - kierownicę powietrza w widoku z góry, na fig. 9 - nagrzewnicę w widoku z boku wraz z przepustnicą pionową, a na fig. 10 - przesłonę poziomą w widoku z dołu.The device for the crystallization of metal sulfates is explained in more detail in the drawing, in which Fig. 1 shows the device in a vertical cross-section, Fig. 2 - the device in a side view, Fig. 3 - the device in a top view. Fig. 4 shows a detail of the duct mounting in the tower wall, in cross-section and in a side view, Fig. 5 - the duct mounting in the tower wall in cross-section and in a top view, Fig. 6 - the nozzle in half-section and in a top view, Fig. 7 - the air guide in a vertical cross-section, Fig. 8 - the air guide in a top view, Fig. 9 - the heater in a side view with a vertical damper, and Fig. 10 - the horizontal shutter in a bottom view.
Jak to przedstawiono na rysunku, urządzenie suszamicze składa się z wieży suszamiczej 1, nagrzewnicy 2, cyklonu 3, zbiornika podcyklonowego 4 i wentylatora 5 połączonych przewodami. Wieża suszamicza 1 u góry cylindryczna posiada w dolnej części stożkowej układ zasilający dyszowy 10. Układ 10 składa się z 4 par przewodów doprowadzaj ących poprzez kolektory mediaAs shown in the drawing, the drying device consists of a drying tower 1, a heater 2, a cyclone 3, a sub-cyclone tank 4, and a fan 5 connected by ducts. The drying tower 1, cylindrical at the top, has a nozzle supply system 10 in its conical lower part. The system 10 consists of 4 pairs of ducts supplying media through collectors.
176 624 takie jak roztwór wodny siarczanu metalu i sprężone powietrze zakończonych wspólną dyszą 13, które są usytuowane symetrycznie na jednym poziomie powierzchni wieży 1. Każda para przewodów doprowadzających media przez układ pompowy 12 jest umocowana w ścianie wieży 1 poprzez wspólną obudowę wewnątrz rury dyszowej 14 umieszczonej centrycznie w rurze wprowadzającej 15. Dysza dwuskładnikowa 13 składająca się z obsady gwintowanej 16 i korpusu 17 z dwoma wlotami, to jest sprężonego powietrza i roztworu, posiada powyżej wlotu roztworu osadzoną na uszczelce pierścieniowej 18 umieszczoną centrycznie kierownicę powietrza 19. Kierownica 19 posiada wewnętrzny pionowy kanał roztworu i głowicę mającą ślimakowate wyżłobienia 20 dla zawirowania powietrza. W górnej części dyszy 13 odpowiednio usytuowana pierścieniowa wkładka dociskowa 22, do której przylega poprzez pierścieniową uszczelkę 24, wkładka dyszowa 23 tworzy nad kierownicą powietrza 19 komorę zawirowania 21 roztworu i sprężonego powietrza.176 624 such as an aqueous solution of metal sulphate and compressed air, terminated with a common nozzle 13, which are situated symmetrically on one level of the surface of the tower 1. Each pair of pipes supplying media through the pump system 12 is mounted in the wall of the tower 1 through a common housing inside the nozzle pipe 14 placed centrally in the introduction pipe 15. The two-component nozzle 13, consisting of a threaded holder 16 and a body 17 with two inlets, i.e. compressed air and solution, has an air guide 19 placed centrally above the solution inlet mounted on an annular seal 18. The guide 19 has an internal vertical solution channel and a head having spiral-shaped grooves 20 for air swirl. In the upper part of the nozzle 13 there is a suitably located annular pressure insert 22, to which it adheres via an annular seal 24, the nozzle insert 23 forms a swirl chamber 21 for the solution and compressed air above the air guide 19.
Nad częścią cylindryczną wieży 1 jest centrycznie zamocowany dysk wirujący 11 stanowiący dodatkowy układ zasilający. Dysk wirujący 11 jest wykorzystany we wstępnej fazie suszenia lub wspomagająco łącznie z układem zasilającym dyszowym 10. Do górnej kopuły wieży 1 przylega spiralny przewód czynnika grzewczego 7 połączony przewodem czynnika grzewczego 6 z nagrzewnicą 2. W nagrzewnicy w dnie części cylindrycznej jest zamontowany pionowy palnik gazowy 29 o ciągłej regulacji. Dla regulacji temperatury powietrza zasysanego przez wentylator 5 nagrzewnica 2 jest wyposażona w dwa rodzaje przesłon poziomą 25 i pionową 26. Pozioma przesłona 25 ma kształt płaskiej tarczy z sześcioma zasuwanymi trapezowymi elementami 27 i zakrywa dno. Pionowa przesłona 26 ma kształt pierścienia opasującego dolną część nagrzewnicy 2. Posiada ona ukośne elementy 28 zasłaniające i odsłaniające szczeliny dopływu powietrza. Z wieżą suszamiczą 1 poprzez gazociąg produktu 8 połączony jest cyklon 3, a następnie zbiornik podcyklonowy 4 wyposażony w zamknięcie celkowe 9 do odbioru produktu.A rotating disk 11 is centrally mounted above the cylindrical part of tower 1, constituting an additional supply system. The rotating disk 11 is used in the initial drying phase or as a support in conjunction with the nozzle supply system 10. A spiral heating medium pipe 7 is attached to the upper dome of tower 1, connected by a heating medium pipe 6 to heater 2. A vertical gas burner 29 with continuous regulation is mounted in the heater at the bottom of the cylindrical part. To regulate the temperature of the air drawn in by fan 5, heater 2 is equipped with two types of diaphragms: horizontal 25 and vertical 26. The horizontal diaphragm 25 has the shape of a flat disc with six sliding trapezoidal elements 27 and covers the bottom. The vertical diaphragm 26 has the shape of a ring surrounding the lower part of heater 2. It has diagonal elements 28 that cover and uncover the air supply slots. The drying tower 1 is connected to the cyclone 3 via the product gas pipeline 8, and then to the sub-cyclone tank 4 equipped with a rotary closure 9 for receiving the product.
Fig. 2Fig. 2
176 624176 624
Fig. 3Fig. 3
Fig. 5Fig. 5
176 624176 624
Fig. 6Fig. 6
176 624176 624
Fig. 7Fig. 7
Fig. 8Fig. 8
Fig. 9Fig. 9
176 624176 624
Fig. 10Fig. 10
176 624176 624
Fig. 1Fig. 1
Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz.Publishing Department of the Polish Patent Office. Circulation: 70 copies.
Cena 4,00 zł.Price 4.00 PLN.
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL94305423A PL176624B1 (en) | 1994-10-11 | 1994-10-11 | The method of obtaining fine crystalline metal sulphates, preferably polyhydroxy, especially magnesium sulphate and a device for the crystallization of metal sulphates |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL94305423A PL176624B1 (en) | 1994-10-11 | 1994-10-11 | The method of obtaining fine crystalline metal sulphates, preferably polyhydroxy, especially magnesium sulphate and a device for the crystallization of metal sulphates |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL305423A1 PL305423A1 (en) | 1996-04-15 |
| PL176624B1 true PL176624B1 (en) | 1999-07-30 |
Family
ID=20063440
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL94305423A PL176624B1 (en) | 1994-10-11 | 1994-10-11 | The method of obtaining fine crystalline metal sulphates, preferably polyhydroxy, especially magnesium sulphate and a device for the crystallization of metal sulphates |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL176624B1 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112050554A (en) * | 2020-08-20 | 2020-12-08 | 莱州市守喜镁业有限公司 | A kind of drying technological process of anhydrous magnesium sulfate |
-
1994
- 1994-10-11 PL PL94305423A patent/PL176624B1/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL305423A1 (en) | 1996-04-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4422900A (en) | Spray drying apparatus for available chlorine-containing compounds | |
| US4251236A (en) | Process for purifying the off-gases from industrial furnaces, especially from waste incineration plants | |
| US5924216A (en) | Two-stage drying spray dryer | |
| US8048380B2 (en) | Process and plant for producing metal oxide from metal compounds | |
| US3211538A (en) | Concentration of sulfuric acid pickle liquor | |
| KR101401136B1 (en) | Energy-saving low-cost system and process for producing melamine by means of gas quenching | |
| CA2047362C (en) | Process of cooling hot process gases | |
| UA81283C2 (en) | Method and plant for heat treatment of solids | |
| UA81284C2 (en) | Method and plant for heat treatment in fluidized bed | |
| BR112016000017B1 (en) | METHOD FOR THE REMOVAL OF UREA DUST FROM THE GASEOUS EFFLUENT, FINISHING EQUIPMENT FOR A UREA PLANT AND UREA PLANT | |
| CN105503758B (en) | A kind of Melamine Production system and technique | |
| US4023938A (en) | Process for dehydrating gas with sulfuric acid | |
| US3409619A (en) | Process for solidifying cyanuric chloride by contact with vaporizing methylene chloride | |
| CN113853248A (en) | Treatment of waste gas from urea finishing | |
| RU2258037C2 (en) | Granulated calcium chloride manufacture process and installation | |
| JPS6116501B2 (en) | ||
| US2640761A (en) | Evaporating apparatus | |
| US5736003A (en) | Apparatus for concentrating urea solutions under vacuum | |
| US6887452B1 (en) | System and method for precipitating salts | |
| US3290308A (en) | Synthesis of pure melamine | |
| JPS6248521B2 (en) | ||
| JPH0123415B2 (en) | ||
| CN208471948U (en) | A melamine production system | |
| US3010805A (en) | Classifying crystallizers and systems | |
| CN1054378C (en) | Process for producing melamine and its equipment |