В предыдущих статьях мы рассказывали о возможностях аппаратов вихревого слоя в части измельчения, смешивания и активации различных веществ. Но аппарат также может использоваться для протекания и ускорения химических реакций. Одна из таких реакций – это восстановление бисульфита натрия при производстве ронгалита.

Что такое ронгалит и где он используется

Ронгалит – это химическое вещество, натриевая соль ронгалитовой кислоты, которой не существует в свободном виде. При обычных условиях ронгалит пребывает в кристаллическом состоянии, имеет белый цвет и хорошо растворятся в воде. Но при этом не растворяется в бензоле, эфире и этаноле. Специфика промышленного применения ронгалита обусловлена его хорошими восстанавливающими свойствами.

Так, ронгалит используется:

• для отбеливания различных материалов, включая ткани;
• как восстанавливающий реагент, например, в составе косметических средств при удалении красок с волос;
• как антиоксидант в фармацевтических препаратах;
• при производстве синтетического каучука.

Производство ронгалита – базовые технологии

Способов производства ронгалита известно немало и все они связаны с протеканием сложных химических преобразований. Среди них:

1. Взаимодействие формальдегида с цинком и двуокисью серы в водной среде, после чего реакционная смесь обрабатывается цинком и едким натром.
2. Гидрирование оксиметилсульфоната в присутствии катализатора (никеля) при давлении 120 атмосфер и температуре 50 градусов Цельсия.
3. Катодное восстановление цинковой соли оксиметилсульфиновой кислоты с образованием формальдегид-сульфоксилата цинка, который затем обрабатывается едким натром.

Все указанные способы производства ронгалита отличаются большой длительностью процесса и невысоким выходом целевого продукта.

Более перспективным выглядит производство ронгалита восстановлением бисульфита натрия цинком в присутствии формальдегида. После этого проводится нейтрализация, фильтрация, упаривание и кристаллизация. Выход готового продукта при такой технологии может достигать 80-90%. А ускорить процесс можно, если использовать в качестве реактора аппарата вихревого слоя.

Аппарат вихревого слоя как химический реактор

В основе работы аппарата вихревого слоя лежит вращающееся электромагнитное поле, которое создается обмоткой индуктора. Если в это поле поместить рабочую камеру из немагнитного материала, а саму камеру наполнить игольчатыми ферромагнитными частицами, то частицы начинают двигаться по сложным траекториям. Этому будут способствовать постоянные соударения частиц друг с другом, со стенками рабочей камеры и с обрабатываемым веществом. При этом в рабочей камере возникают физические и химические процессы, которые способны интенсифицировать протекание химических реакций (магнитострикция ферромагнитных частиц, электролиз, акустические колебания, интенсивное перемешивание и др.). Их кумулятивное влияние приводит к тому, что химические реакции, которые при обычных условиях длятся десятки минут и часы, протекают намного быстрее – за секунды и десятки секунд.

Например, первый этап получения ронгалита предусматривает загрузку в реактор воды и цинковой пыли. Для получения цинковой пульпы рекомендуется перемешивание на протяжении пятнадцати минут. В аппарате вихревого слоя однородную цинковую пульпу можно получить всего за несколько секунд. Также намного быстрее протекает и реакция восстановления бисульфита натрия, который добавляется в реактор после получения цинковой пульпы.

Таким образом, применение аппаратов вихревого слоя в качестве химических реакторов позволяет интенсифицировать процессы производства ронгалита. Сам аппарат при этом имеет компактные размеры, может использоваться в условиях лаборатории и потребляет не много мощности (не более 4,5-10 кВт в зависимости от модели).