Способ получения реагента на основе комплексных соединений кальция и магния

 

Использование: изобретение относится к технологии неорганических веществ. Сущность способа получения антигололедного реагента заключается в смешении растворов нитратов кальция и магния, нейтрализации кальцийсодержащим реагентом, добавлении карбамида и ПАВ, сушке и грануляции полученного соединения на основе комплексных соединений кальция и магния. Способ позволяет повысить качество продукта и удешевить процесс. 2 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области прикладной химии, в частности к способам получения комплексных нитратов кальция и магния, связанных карбамидом, находящих различное применение, основным из которых является использование их для удаления гололеда на взлетно-посадочных полосах аэродромов, а также шоссейных дорог, тротуаров и в других областях народного хозяйства.

Известен способ получения антигололедного реагента на основе нитрата кальция и карбамида, в котором в качестве поверхностно-активного вещества в состав реагента вводят мочевинокротовый полимер (SU 306162, 1971).

Известен также способ получения антигололедного реагента на основе карбамида, в котором для получения гранул одного и того же размера в карбамид вводят абразивный материал (DE 2219245, 1974).

Недостатком вышеуказанных способов является малая величина нижнего предела температуры, при которой могут использоваться данные реагенты, - порядка минус 10^oC.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения реагента на основе комплексных соединений кальция и магния, включающий смешение хлорида кальция и хлорида магния с карбамидом и последующее смешение с отходами процесса дистилляции спирта, смешанными с водой (патент US 4676918, 1987).

Недостатком известного способа является то, что полученный реагент при использовании его в качестве антиобледенителя ограничен рабочей температурой не ниже минус 10^oC. Кроме того, наличие в реагенте хлоридов оказывает неблагоприятное влияние на экологию.

Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является разработка способа получения реагента, обеспечивающего его применение при снижении нижнего предела температуры до минус 22^oC, снижение расхода реагентов на единицу обрабатываемой площади, возможность использования дешевых компонентов для получения реагентов, например, в виде раствора, содержащего нитрат кальция, являющегося побочным продуктом производства азофоски, и компонента в виде раствора, содержащего нитрат магния, получаемого азотнокислым разложением из дешевого каустического магнезита.

Другой задачей является получение реагента в гранулированном виде.

Поставленная задача решается описываемым способом получения антигололедного реагента на основе комплексных соединений кальция и магния, включающим смешение растворов кальцийсодержащего реагента с магнийсодержащим реагентом и карбамидом и сушку, при этом на смешение подают растворы, содержащие нитраты кальция и магния, которые нейтрализуют до или после их смешения негашеной известью и/или водным раствором гидроксида кальция и/или мелом, затем в полученную смесь вводят карбамид, а сушку проводят одновременно с гранулированием целевого продукта.

При этом водный раствор гидроксида кальция предпочтительно подавать с концентрацией 5-20 мас.%.

Грануляцию рекомендовано проводить до получения продукта фракции 1 - 4 мм.

Настоящее изобретение иллюстрируется примерами.

Пример 1. В реактор с мешалкой заливают 2775 кг раствора нитрата кальция, содержащего 58,0% нитрата кальция, 5,3% азотной кислоты, 0,5% фосфорной кислоты, 2,4% аммиачной селитры, 1,0% нерастворимых соединений и 32,0 мас.% воды. Затем в этот раствор подают 4860 кг раствора нитрата магния, содержащего 36,5% нитрата магния, 2,1% нитрата кальция, 3,0% азотной кислоты, 0,3% нерастворимых соединений и 58,1 мас.% воды. После перемешивания и подогрева раствора нитратов кальция и магния до температуры 50-70^oC дозируют негашеную известь в количестве 185 кг, содержащую 75% CaO, 10% нерастворимых соединений, 15 мас. % воды в течение 30 минут до достижения pH 6,8 - 7,0. Во избежание попадания агломератов непрореагировавшей извести в трубопроводы в реакторе под мешалкой устанавливают сетку с размером ячейки не менее 5 х 5 мм. Задержавшиеся на сетке нерастворившиеся агломераты извести растворяются при заливании свежих порций кислых растворов нитратов кальция и магния. После нейтрализации раствор нитратов в количестве 7831 кг, содержащий 26,8 мас.% нитрата кальция, 22,7% нитрата магния, 0,9 мас.% нитрата аммония, 0,21 мас. % CaHPO₄ и 0,9% нерастворимых примесей направляют в реактор на смешение с карбамидом и поверхностно-активным веществом - неонолом. Карбамида добавляют 5984 кг, а затем неонола в количестве 200 кг. Неонол марки АФ 9-12 представляет собой оксиэтилированные моноалкилфенолы на основе тримеров пропилена, являющиеся высокоэффективными неионогенными поверхностно-активными веществами с повышенной биоразлагаемостью, что позволяет его использовать при получении антигололедного реагента в качестве поверхностно-активного вещества, способствующего процессу грануляции и в качестве ингибитора коррозии. После добавления карбамида и неонола получают раствор антигололедного реагента, содержащий 42,6% карбамида, 14,6% нитрата кальция, 12,7% нитрата магния, 27,2% воды и 1,4 мас.% неонола, который тщательно перемешивают и подают на грануляцию. Концентрацию комплексного соединения нитрат магния - нитрат кальция - карбамид поддерживают в интервале 70-75%, а концентрацию неонола в пределах 0,5 - 2 мас.%.

Грануляцию и сушку готового продукта - антигололедного реагента проводят по следующей схеме.

Приблизительно 73%-ный раствор через пневматическую форсунку при температуре 60-70^oC подают в барабанную сушилку-гранулятор-классификатор (СГК). В качестве теплоносителя используют дымовые газы с температурой 200-220^oC, образующиеся в топке в результате сжигания в ней природного газа. На выходе из СГК выхлопные газы имеют температуру 80-90^oC. Готовый продукт с температурой 80^oC из выходной камеры аппарата СГК ссыпают в приемную камеру охлаждающего барабана. Из выходной камеры барабана охлажденный до 40^oC продукт с помощью ленточного конвейера-элеватора подают в грохот для рассева по фракциям. После грануляции и сушки получают тройное комплексное соединение нитратов кальция, магния и карбамида, соответствующее формуле Ca(NO₃)₂·Mg(NO₃)₂·8CO(NH₂)₂. Фракция с размером гранул более 4 мм направляется в валковую дробилку, откуда после размола в приемный бункер. В этот бункер подается из грохота также и фракция менее 1 мм. Весь собранный в приемном бункере продукт элеватором непрерывно возвращается в приемную камеру грануляторов СГК в качестве ретура. Готовый продукт - фракция 1 - 4 мм подается в отделение затарки и на склад. Применение готового продукта в качестве антигололедного реагента позволяет снизить температурную границу применения до минус 22^oC. Расход этих реагентов составляет не более 50-60 г/м², и себестоимость готового продукта значительно дешевле, чем себестоимость продукта, получаемого в способе-прототипе.

Пример 2. Способ осуществляют так же, как в примере 1, с тем отличием, что нейтрализацию проводят водным раствором гидроксида кальция концентрацией 5%, который добавляют в количестве 3460 кг. В жидкую комплексную смесь нитраты кальция и магния - карбамид добавляют 1,0-2,0% сульфенола в качестве ПАВ. Получают антигололедный реагент с температурой применения до минус 22,5^oC, с расходом реагентов 55 г/м². При получении данного реагента применяют сравнительно дешевый нитрат кальция.

Пример 3. Способ осуществляют так же, как в примере 1, с тем отличием, что нейтрализацию проводят водным раствором гидроксида кальция концентрацией 12%, который добавляют в количестве 1442 кг. Получают антигололедный реагент с температурой применения до минус 22^oC, с расходом реагентов 50 г/м². При получении данного реагента применяют сравнительно дешевый нитрат кальция.

Пример 4. Способ осуществляют так же, как в примере 1, с тем отличием, что нейтрализацию проводят водным раствором гидроксида кальция концентрацией 20%, который добавляют в количестве 865 кг. В жидкую комплексную смесь нитраты кальция и магния - карбамид добавляют 1,0-2,0% поверхностно-активного вещества в виде ОП-7. Получают антигололедный реагент с температурой применения до минус 23^oC, с расходом реагентов 55 г/м². При получении данного реагента применяют сравнительно дешевый нитрат кальция.

Пример 5. Способ осуществляют так же, как в примере 1, с тем отличием, что нейтрализацию проводят водным раствором гидроксида кальция концентрацией 4%, который добавляют в количестве 4325 кг. Получают антигололедный реагент с температурой применения до минус 22^oC, с расходом реагентов 55 г/м². Однако при осуществлении этого способа увеличивается время нейтрализации до 45 минут, и для ускорения процесса необходимо подводить дополнительное тепло.

Пример 6. Способ осуществляют так же, как в примере 1, с тем отличием, что нейтрализацию проводят водным раствором гидроксида кальция концентрацией 22%, который добавляют в количестве 786 кг. В жидкую комплексную смесь нитраты кальция и магния - карбамид добавляют 1,0-2,0% ПАВ в виде ОП-10. Получают антигололедный реагент с температурой применения до минус 22,5^oC, с расходом реагентов 55 г/м². Однако при осуществлении этого способа возникают технологические трудности при проведении процесса нейтрализации, заключающиеся в том, что раствор гидроксида кальция концентрацией 22% является более вязким, вследствие чего хуже перемешивается и транспортируется по трубопроводам.

Пример 7. Способ осуществляют так же, как в примере 1, с тем отличием, что нейтрализацию проводят смесью негашеной извести в количестве 100 кг и водным раствором гидроксида кальция концентрацией 12%, который добавляют в количестве 663 кг. В жидкую комплексную смесь нитраты кальция и магния - карбамид добавляют 0,5-1,5% ПАВ в виде неонола. Получают антигололедный реагент с температурой применения до минус 23^oC с расходом реагентов 50 г/м². При получении данного реагента применяют сравнительно дешевый нитрат кальция.

Пример 8. Способ осуществляют так же, как в примере 1, с тем отличием, что нейтрализацию проводят мелом в количестве 232 кг. В жидкую комплексную смесь нитраты кальция и магния - карбамид добавляют 0,5-1,5% ПАВ в виде синтамида-5. Получают антигололедный реагент с температурой применения до минус 22^oC с расходом реагентов 55 г/м². При получении данного реагента применяют сравнительно дешевый нитрат кальция.

Анализ результатов способа (см. примеры 1 - 8) показал, что поставленная задача решена с достижением высокого технического результата.

Формула изобретения

1. Способ получения антигололедного реагента на основе комплексных соединений кальция и магния, включающий смещение растворов кальцийсодержащего реагента с магнийсодержащим реагентом и карбамидом и сушку, отличающийся тем, что на смешение подают растворы, содержащие нитраты кальция и магния, которые нейтрализуют до или после их смешения негашеной известью, и/или водным раствором гидроксида кальция, и/или мелом, затем в полученную смесь вводят карбамид, а сушку проводят одновременно с гранулированием целевого продукта.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что водный раствор гидроксида кальция предпочтительно подают с концентрацией 5 - 20 мас.% 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что грануляцию ведут до получения продукта фракции 1 - 4 мм.