ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ТИТАНАТА БАРИЯ

Полезная модель относится к области химии, в частности к химико-технологическим процессам и комплексу оборудованию для их осуществления. Конкретно предлагаемое техническое решение относится к технологическим отделениям (участкам, комплексам, переделам, установкам) для производства титаната бария - исходного материала для получения высокоомных керамических конденсаторов и/или позисторов-терморезисторов с большим положительным температурным коэффициентом сопротивления.
Известны (Оптимизация условий получения титанилоксалата и титаната бария // «Проблемы и перспективы развития химической технологии на западном Урале». Сб. науч. трудов, вып.2, Пермь: ПГТУ, 2003, с.51-53), технологическое отделение (участок, передел), для производства титаната бария, включающее в себя емкость для транспортировки и подачи тетрахлорида титана, соединенную с реактором для получения раствора тетрахлорида титана, баки для приготовления растворов хлорида бария и щавелевой кислоты, реактор синтеза титанилоксалата бария, верхние патрубки которого соединены с баками для получения растворов хлорида бария и щавелевой кислоты, а нижний патрубок реактора синтеза соединен с нутч-фильтром, к которому последовательно присоединены сушильный агрегат и прокалочная печь (4), диспергатор-измельчитель и классификатор.
Недостатком известного технологического отделения для производства титаната бария является получение готового продукта низкого качества, не пригодного для производства качественных, керамических конденсаторов и позисторов в связи с его полидисперсным составом, образующимся в
результате спекания отдельных частиц в агломераты при прокаливании титанилоксалата бария. Технологическое отделение для получения титаната бария не предусматривает обезвреживание и нейтрализацию сточных вод и маточных растворов, образующихся в результате синтеза. Недостатком известного технологического отделения является также загрязнение воздушной среды на рабочем месте при выгрузке готового продукта аэрозолями, содержащими тонкодисперсную (пылевую) фракцию готового продукта - титаната бария.
7
Известен («Аппаратурно-технологический комплекс для получения титаната бария». Патент РФ на ПМ №34159 по заявке №2003 123 335 с приор, от 28.07.2003; Зарег. и опубл.; 27.11.2003; Бюл. №33; МПК С01 G 23/00, С 01 F 11/00), включающий в себя: емкость для транспортировки и подачи тетрахлорида титана, соединенную с реактором для получения раствора тетрахлорида титана, баки для приготовления растворов хлорида бария и щавелевой кислоты, реактор синтеза титанилоксалата бария, верхние патрубки которого соединены с баками для получения растворов хлорида бария и щавелевой кислоты, а нижний патрубок реактора синтеза соединен с нутч-фильтром, к которому последовательно присоединены сушильный агрегат, прокалочная печь, диспергатор-измельчитель и классификатор, после нутч-фильтра, соединенного с баком для приготовления раствора хлорида бария, установлен бак-сборник кислых стоков, соединенный с реактором-нейтрализатором кислых стоков, к верхнему патрубку которого подсоединен напорный бак с щелочным реагентом; бак-сборник маточного раствора хлорида бария, соединенный с баком для приготовления реакционного раствора хлорида бария; дополнительно после сушилки, взамен диспергатора-измельчителя и классификатора, установлен бак-репульпатор осадка титанилоксалата бария, нижний слив из которого направлен на нутч-фильтр, а верхние патрубки подсоединены к линии и/или емкости с обессоленной водой.
Данное известное техническое решение позволяет получать титанат бария высокого качества при этом обеспечиваются условия нейтрализации и обезвреживание кислых сточных вод.
7
Недостатком известного технологического отделения (комплекса) является то, что в нем отсутствуют конструктивные элементы по предотвращении пылеобразования при разгрузке прокалочной печи, при диспергировании, измельчении и классификации. Это ухудшает условия труда и приводит к потере целевого продукта с аэрозолем. Этим же недостатком обладает и другое известное техническое решение -«Промышленная установка для синтеза титанилоксалата и титаната бария» (Патент РФ на ПМ №37712 по заявке №2004 101519/20 с приор, от 19.01.2004; Зарег. и опубл.: 10.05.2005; Бюл. №13; МПК С 01 G 23/00; С 01 F 11/00)
7
Из известных аналогов наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому техническому решению является известный «Производственный технологический участок для получения титаната бария» (Патент РФ на ПМ №34160 с приор, от 28.07.2003, по заявке №2003; Зарег. и опубл.: 27.11.2003; Бюл. № МПК, С01 G 23/00; С 01 F 11/00) - принят за ПРОТОТИП.
Техническое решение по ПРОТОТИПУ включает в себя емкость для транспортировки и подачи тетрахлорида титана, соединенную с реактором для получения раствора тетрахлорида титана, баки для приготовления растворов хлорида бария и щавелевой кислоты, реактор синтеза титанилоксалата бария, верхние патрубки которого соединены с баками для получения растворов хлорида бария и щавелевой кислоты, емкость с дозатором для раствора соляной кислоты, присоединение к реактору для приготовления раствора тетрахлорида титана, нижний слив из которого, а также нижний слив из бака для растворения хлорида бария направлены через дозирующие емкости в бак для получения композиционного раствора, выход из которого и из бака с раствором щавелевой кислоты через баки дозаторы и
расходомеры направлен в смесительное устройство, выполненное в форме «труба в трубе», выход из смесительного устройства направлен в реактор для созревания титанилоксалата бария и выдержки получаемой суспензии перед ее фильтрованием нижний патрубок реактора синтеза соединен с нутч-фильтром, к которому последовательно присоединены сушильный агрегат, прокалочная печь, диспергатор-измельчитель и классификатор.
Техническое решение - полезная модель по прототипу обеспечивает получение высококачественного титаната бария, пригодного для производства конденсатором и позисторов, при этом существенно сокращается выход брака, обеспечиваются стабильная работа технологического участка (отделения).
Недостатком известного технического решения по прототипу является отсутствие в составе участка необходимого оборудования для улавливания пыли и очистки пылегазовой смеси (аэрозоли), образующейся при разгрузке прокалочной печи и транспортировки готового продукта. Это приводит к безвозвратным потерям (до 3-5%) готового целевого продукта с отходами производства и существенно ухудшает условие труда в связи с загрязнением атмосферы на рабочем месте - в зоне обслуживания прокалочной печи, диспергатора, классификатора и т.д.
Предлагаемое в настоящей заявке техническое решение - полезная модель «Техническое отделение для производства титаната бария» направлено на решение задачи, заключающейся в улучшении условий труда и предотвращении потерь целевого продукта с пылегазовыми отходами. Технический результат, который может быть получен при реализации предлагаемой полезной модели заключается в повышении выхода товарной продукции и увеличении сквозной степени извлечения титана и бария в товарный продукт.
Поставленная задача решается с достижением вышеуказанного технического результата предлагаемым техническим решением -«Технологическим отделением для производства титаната бария»,
включающим в себя (см. рис.) емкость для транспортировки и подачи тетрахлорида титана (1), соединенную с реактором для получения раствора тетрахлорида титана (2) баки для приготовления растворов хлорида бария (3) и щавелевой кислоты (4), емкость с дозатором для раствора соляной кислоты (5), присоединенная к реактору для приготовления раствора тетрахлорида титана (2), нижний слив которого, а также нижний слив бака для растворения хлорида бария (3) направлены через дозирующие емкости (6, 7) в бак для получения композиционного раствора (8), выход из которого и из бака с раствором щавелевой кислоты (4) через баки дозаторы и расходомеры (9, 10) направлен в реактор для синтеза и созревания (11) титанилоксалата бария, а также выдержки получаемой суспензии перед ее фильтрованием. Нижний патрубок реактора (11) соединен с нутч-фильтром (12), к которому последовательно присоединены сушильная камера (13) и прокалочная печь (14). Новым в заявленном технологическом отделении является то, что над разгрузочным узлом (15) прокалочной печи (19) дополнительно установлен вытяжной зонт (16) соединенный через вентилятор (17) с водоорошаемым скруббером (18), заполненным шаровой, псевдоожиженной, вращающейся насадкой (19), слив суспензии из скруббера направлен в циркуляционный бак (20), патрубок нижнего слива (21) из которого имеет соединение через трубопровод с реактором синтеза титанилоксалата бария (11), а после нутч-фильтра дополнительно установлен реактор с мешалкой (22) для нейтрализации, обезвреживания маточных растворов и промвод титанилоксалата бария.
Реализация полезной модели
Технологическое отделение для производства титаната бария работает следующим образом. Из линии обессоленной воды (или специальной расходно-наполнительной емкости с обессоленной водой) заливают или закачивают насосами воду в реактор для приготовления раствора
2
2
2
2
4
2
3
3
тетрахлорида титана (2), в бак для приготовления раствора хлорида бария (3) и бак для приготовления раствора щавелевой кислоты (4). Затем из емкости (1) заливают при непрерывно работающей мешалке определенное количество тетрахлорида титана, из емкости с раствором соляной кислоты (5) через расходомер подают рассчитанное количество раствора, в бак (3) загружают расчетное количество ВаСl*2HО, а в бак (4) загружают расчетное количество щавелевой кислоты - HCO×2HO. Затем приготовленные реакционные растворы тетрахлорида титана из бака (2) и хлорида бария из бака (3) подают через дозирующие емкости (6,7) в бак для получения композиционного раствора (8). Полученный смешанный раствор из бака (8) и раствор из бака с раствором щавелевой кислоты (4) через баки-дозаторы и расходомеры (9, 10), направляют в реактор (11) для синтеза и созревания титанилоксалата бария, а также выдержки получаемой суспензии перед ее фильтрованием. Образующуюся суспензию перемешивают и подают самотеком или закачивают насосом на вакуумный нутч-фильтр (12). Осадок титанилоксалата бария на фильтре промывают водой, фильтрат и промводы подают на обезвреживание и нейтрализацию в реактор (22). Влажный осадок выгружают с поверхности фильтра (12), подают в сушилку (сушильную камеру) - 13, затем в прокалочную печь (14), прокаленный осадок - целевой продукт титанат бария (ВаТiO) через разгрузочный узел (15) отгружают в приемные емкости и направляют на дальнейшую переработку; измельчение, диспергирование, классификацию и смещение с другими компонентами для получения конденсаторов и/или растворов. Образующиеся при разгрузке прокалочной печи аэрозоль - из пылевой, тонко-дисперсной фракции титаната бария с помощью вытяжного зонта (16) и насоса (17) направляют на пылегазоочистку - в скруббер (18), заполненный шаровой, псевдоожиженной вращающейся насадкой (19). Суспензию, образующуюся в скруббере собирают в циркуляционном баке (20) и по мере увеличения в суспензии твердой фары (ВаТiO) суспензию, через патрубок нижнего слива и трубопровод подают в реактор синтеза титанилоксалата бария (11), а затем -
после синтеза и созревания титанилоксалата бария направляют на нутч-фильтр (12). Маточные растворы и промводы после фильтра собирают в реакторе (21) для последующей нейтрализации, обезвреживания и утилизации.
В результате реализации предлагаемой полезной модели - в соответствии с вышеизложенным порядком осуществления действий и операций на совокупности последовательно-соединенных между собой конструктивных элементов - бакового и фильтровального оборудования, сушильной камеры; прокалочной печи и пылеочистительного оборудования обеспечивается решение поставленной задачи - улучшение условий труда и предотвращение потерь целевого продукта с пылегазовыми отходами, при этом достигается технический результат, заключающийся в повышении выхода товарного продукта и увеличении сквозной степени извлечения титана и бария в титанат бария.