АППАРАТУРНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПЕРЕДЕЛ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ПРОТИВОКОРРОЗИОННЫХ ФОСФАТИРУЮЩИХ СОСТАВОВ

Предлагаемая полезная модель относится к области неорганической химии и технологии неорганических веществ, в частности к устройствам, установкам, аппаратурно-технологическим переделам для получения фосфатирующих составов на основе фосфата цинка.
Известно (Беленький Е.Ф., Рискин И.В. Химия и технология пигментов. Л.: Химия, 1974, с.219-220), что препараты, добавки, составы, пасты и растворы на основе фосфата и/или дигидрофосфата цинка являются весьма эффективными при их использовании для обработки металлических изделий с целью получения на поверхности противокоррозионного защитного слоя, повышающего адгезию лакокрасочных материалов.
Известен («Исследование, разработка и освоение производственно-технологического передела по получению противокоррозионных фосфатирующих составов» // Сб. «Проблемы химии и экологии». Пермь: ПГТУ, 2005, с. 57-58) передел по получению противокоррозионных фосфатирующих составов, включающий реактор с ложным днищем, патрубком на крышке реактора, для подачи в реактор водного раствора (75±5%) фосфорной кислоты, люк для загрузки металлического цинка, патрубок нижнего слива готового продукта, соединенный через запорную арматуру со сборной емкостью и затаривающим устройством.
Недостатком известного передела являются неудовлетворительная производительность, что связано с периодичностью работы передела.
Из известных аналогов наиболее близким по технической сущности (совокупности существенных признаков) и достигаемому результату
является известный («Изучение закономерностей получения фосфата цинка, разработка и освоение аппаратурно-технологического передела для промышленного производства противокоррозионных фосфатирующих составов» // Цветная металлургия, 2005, №7, с.34-35) аппаратурно-технологический передел для производства противокоррозионных фосфатирующих составов на основе фосфатов цинка - принят за ПРОТОТИП.
Известный по прототипу передел включает в себя реактор с ложным днищем, на крышке реактора расположен загрузочный люк - для загрузки в реактор металлического цинка, например, в форме гранул; кроме того на крышке реактора имеются патрубки - для подачи в реактор водного раствора (75±5%) фосфорной кислоты и патрубок для вывода из реактора парогазовой смеси (водород, водяной пар, воздух). В нижней части реактора установлен патрубок нижнего слива - для вывода из реактора готового продукта. Этот патрубок имеет соединение - через запорную арматуру со сборной емкостью готового продукта и затаривающим устройством. В состав передела входят также емкость с исходной фосфорной кислотой, соединенная через бак-дозатор с реактором. Для загрузки в реактор строго определенного количества металлического цинка над реактором установлен бункер-дозатор, выход из которого направлен в загрузочный люк реактора.
Недостатком аппаратурно-технологического передела по ПРОТОТИПУ является тот факт, что совокупность и последовательность расположения необходимого оборудования в переделе не обеспечивает возможности управлением процессом растворения металлического цинка в фосфорной кислоте, не дает возможности регулировать этот процесс и не позволяет получать раствор фосфата цинка заданного состава; другим недостатком передела по ПРОТОТИПУ является возможность возникновения аварийной, взрывоопасной ситуации, например, при внезапном (внештатном) отключении электроэнергии - в этом случае
остановить, либо замедлить процесс практически невозможно, в связи с чем в газовой фазе могут образоваться взрывоопасные смеси водорода с воздухом.
Задачей предлагаемого технического решения является обеспечение надежности эксплуатации и устойчивости работы передела и повышения безопасности ее эксплуатации.
Технический результат, который может быть достигнут при этом, заключается в стабильном получении целевого продукта с заданными свойствами (концентрация, плотность и т.п.).
Поставленная задача решается с достижением вышеуказанного технического результата предлагаемой полезной моделью - «Аппаратурно-технологическим переделом для производства противокоррозионных фосфатирующих составов», включающим реактор для растворения металлического цинка в растворе фосфорной кислоты, емкость с исходной фосфорной кислотой и сборную емкость готового продукта. Новым в предлагаемом аппаратурно-технологическом переделе является то, что под реактором для растворения металлического цинка установлен циркуляционный бак, нижний слив из которого через запорно-регулирующую арматуру и насос соединен с нижним патрубком реактора для растворения металлического цинка, имеющим также соединение с одним из верхних патрубков циркуляционного бака, верхний патрубок реактора имеет соединение с верхним патрубком циркуляционного бака, емкость с исходной фосфорной кислотой через запорно-регулирующую арматуру соединена с циркуляционным баком, нижний слив из которого направлен в сборную емкость готового продукта.
Вышеуказанные признаки заявляемого технического решения являются существенные, так как их совокупность обеспечивает решение поставленной задачи с достижением вышеуказанного технического результата.
Поставленная задача предлагаемого технического решения и вышеуказанный технический результат, достигаемый лишь при
одновременном наличии в заявленном агрегате всех перечисленных выше конструктивных элементов (как известных, так и новых, предложенных в данной заявке).
На рисунке представлен предлагаемый «Аппаратурно-технологический передел для производства противокоррозионных фосфатирующих составов», включающий:
1. циркуляционный бак
2. реактор для растворения металлического цинка в растворе ' фосфорной кислоты
3. емкость с исходной фосфорной кислотой
4. сборная емкость готового продукта
5. вентиль слива-подачи реактора (1)
6. верхний вентиль циркуляционного бака
7. циркуляционный насос
8. вентиль для подачи в бак (1) циркуляционного раствора Очень важным в разработанном техническом решении является как геометрическое (пространственное) расположение совокупности вышеуказанного оборудования в «переделе» - на различных уровнях («отметках»), площадках цеха, так и их взаимосвязь через запорно-регулирующую арматуру. В частности, расположение циркуляционного бака под реактором для растворения металлического цинка обеспечивает при прочих равных условиях предотвращения образования в газовой фазе взрывоопасных воздушно-водородных смесей: при внезапном (аварийном) отключении электроэнергии достаточно открыть вентиль нижнего слива-подачи реактора (2) и открыть вентиль (6), находящийся на крышке циркуляционного бака (1) и, в этом случае раствор фосфорной кислоты -фосфата цинка самотеком передается в циркуляционный бак (1), реакция взаимодействия (растворения) металла цинка с фосфорной кислотой в реакторе (1) фактически прекратится.
Другим преимуществом вышеописанного соединения оборудования в предлагаемой полезной модели является тот факт, что циркуляция раствора фосфорной кислоты - с помощью насоса (7) в системе циркуляционный бак (1) - реактор для растворения металлического цинка (2) - обеспечивает предотвращение ценообразования при растворении металлического цинка и предотвращение потерь целевого продукта. Кроме того, циркуляция «рабочего» раствора (т.е. раствора фосфорной кислоты - раствора фосфата цинка) дает возможность организовать постоянный и непрерывный контроль за концентрацией и плотностью образующегося раствора: при достижении заданной (по требованиям потребителей) концентрации фосфата цинка в циркуляционном растворе - в циркуляционном баке (1), насос (7) отключается, циркуляция прекращается, а готовый продукт из циркуляционного бака (1) сливается в сборную емкость (4) и отгружается потребителям. Такой режим эксплуатации оборудования обеспечивает устойчивую, стабильную и безаварийную работу всего «Аппаратурно-технологического передела» с получением товарной продукции - противокоррозионных фосфатирующих составов, удовлетворяющих по всем своим свойствам и показателям требованиям Заказчиков и Потребителей.
Реализация полезной модели
Разработанное техническое решение - полезная модель «Аппаратурно-технологический передел для производства противокоррозионных фосфатирующих составов», работает следующим образом. Металлический цинк, например, в форме гранул, загружают через люк, расположенный на крышке реактора (2); Из емкости с исходной фосфорной кислотой (3) в циркуляционный бак заливают (самотеком), либо закачивают (на рис. не показан) насосом определенное количество фосфорной кислоты, затем с помощью циркуляционного насоса (7) из циркуляционного бака (1) фосфорную кислоту подают (снизу вверх) при открытом вентиле (5) в
реактор (2) для растворения металлического цинка, раствор затем поступает в циркуляционный бак через открытый вентиль (8). Периодически (или непрерывно) из циркуляционного бака (1) отбирается проба раствора, определяется концентрация фосфата цинка и плотность раствора. При достижении заданной Заказчиком и Потребителем концентрации и плотности, циркуляция раствора прекращается, насос (7) отключается, раствор из реактора (2) через открытые вентили (5) и (6) сливается в бак (1), и затем, в сборную емкость готового продукта (4) и отгружается Заказчикам и Потребителям.