РЕАКТОР Российский патент 1997 года по МПК B01J8/10 C01G43/06 

Изобретение относится к оборудованию для проведения массообменных процессов в системе "газ-твердое вещество", а именно для получения гексафторида урана фторированием окислов урана.

Известен шнековый реактор для взаимодействия газа с твердым веществом [1] содержащий корпус, в котором размещен вал с винтовыми лентами, один конец вала выполнен полым и снабжен неподвижной полутрубой с перфорированной пластиной, расположенной в нижней части. Вал вращается в подшипниковых опорах и имеет сальниковые уплотнения. Газ и твердое вещество подаются противотоком: газ в полутрубу, твердое вещество в корпус.

Реактор не может быть использован в урановом производстве из-за недостаточной герметичности.

Известен шнековый реактор [2] прототип, содержащий реакционную трубу, внутри которой расположена мешалка в виде шнека, имеющая лопасти, установленные на полом охлаждаемом валу. Вал вращается в подшипниковых опорах и его поверхность используется в качестве теплообменной поверхности. По торцам реакционной трубы размещены сальниковые уплотнения. Для введения в реакционную трубу реагентов и вывода из нее продуктов реакции предусмотрены штуцеры.

Окислы урана и фтор вводятся в реакционную трубу противотоком. Реакция фторирования экзотермическая. Тепло, выделяющееся в процессе реакции, отводится от стенок реакционной трубы и вала с помощью системы охлаждения.

В известных реакторах [1,2] монтаж и демонтаж подшипниковых опор осуществляется при открытом реакционном пространстве, что ухудшает условия труда. При проведении процесса фторирования окислов урана существенное значение имеют рациональная система теплоотвода от всех узлов реактора, надежное уплотнение между реакционной трубой и окружающим пространством, между подвижными и неподвижными деталями реактора.

Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в повышении надежности работы реактора, улучшении условий обслуживания, упрощении ремонтных работ.

Для решения этой задачи реактор, содержащий реакционную трубу, в которой размещена мешалка с лопастями, расположенными на полом охлаждаемом валу, установленном в подшипниковых опорах, уплотнения торцев реакционной трубы, штуцеры ввода реагентов и выдачи продуктов реакции, ввода и вывода хладагента, вал снабжен съемными втулками, установленными на его концах, а уплотнение каждого торца реакционной трубы снабжено дополнительной ступенью, смонтированной на съемной втулке вместе с опорой.

Кроме того, ступень уплотнения, примыкающая к торцу реакционной трубы, снабжена кожухом, сообщенным с атмосферой и всасывающей линией вентсистемы, и втулка связана с валом поводковым механизмом.

На фиг. 1 представлен реактор, общий вид; на фиг. 2 фрагмент А, уплотнительный элемент реакционной трубы со стороны привода; на фиг. 3 - фрагмент Б, уплотнительный элемент реакционной трубы со стороны противоположной приводу; на фиг. 4 вид "В" на элемент поводкового механизма.

Реактор включает цилиндрическую реакционную трубу 1, в которой размещена мешалка 2 с лопастями 3, установленными на полом валу 4, который размещен в подшипниковых опорах 5, 6. Реакционная труба 1 имеет по торцам фланцы 7, 8, на которых закреплены уплотнения 9, 10, каждое из которых состоит из двух ступеней 11, 12. Каждая ступень 11 уплотнения, примыкающая к опорам 5 и 6, смонтирована вместе с опорой на общей втулке 13, установленной на валу 4 и содержит корпус 14 с расположенным в нем самоуплотняющимся элементом 15.

Каждая ступень уплотнения 12, примыкающая к торцевому фланцу 7 и 8 реакционной трубы 1, имеет корпус 16, лабиринтное уплотнение 17, сальниковое уплотнение 18 и ребра 19, установленные на корпусе 16, а также кожух 20 с отверстием 12 для забора воздуха из атмосферы и штуцером 22 для подсоединения к всасывающей линии вентсистемы (не показана). Ступени 11, 12 соединены между собой, с реакционной трубой 1 и опорами 5, 6 через уплотнительные прокладки 23, 24, 25. Втулки 13 по валу уплотнены сальниковыми уплотнителями 26, 27. Привод 28 соединен со втулкой 13 поводковым механизмом 29, содержащим поводок 30 и втулку 31 с пазом 32, в котором размещен поводок 30. Втулка 31 соединена с валом 4 шпонкой 33 и закреплена от осевого перемещения. Поводок 30 соединен со втулкой 13 с помощью шпонки 34.

Неприводимый конец вала 4 соединен со втулкой 13 с помощью поводкового механизма 35, состоящего из поводка 36, соединенного со втулкой 13 шпонкой 37 и вилки 38, соединенной с валом шпонкой 39. Втулка 13 установлена на неприводном конце вала с возможностью осевого перемещения. На опоре 6 установлены кронштейны 40, на которых закреплен патрубок 41, сообщающий полость вала 4 со всасывающей линией вентсистемы (не показано).

Для уплотнения вала 4 в патрубке 41 предусмотрено сальниковое уплотнение 42.

Реакционная труба 1 размещена в теплоизолирующем кожухе 43 (фиг. 1), установлена на опорах 44 и имеет штуцер 45 для ввода окислов урана, штуцер 46 для вывода гексафторида урана, штуцер 47 для ввода фтора, штуцер 48 для вывода "огарков" (твердых отходов). Для ввода хладагента (воздуха) в полость вала 4, он имеет отверстие 49 со стороны ввода окислов в реакционную трубу.

Для охлаждения торцевого самоуплотняющегося элемента 15 предусмотрено отверстие 50 для ввода хладагента (воздуха) и отверстие 51 для его вывода.

Реактор работает следующим образом. Окислы урана через патрубок 45, а фтор через патрубок 47 подают противотоком в реакционную трубу, предварительно разогретую до рабочей температуры нагревателем, установленным в кожухе 43 реактора. В результате реакции образуются газообразный гексафторид урана, удаляемый из реактора через штуцер 46, и "огарки" (твердые отходы), удаляемые из реактора через штуцер 48. Для интенсификации реакции окислы урана перемешиваются и перемещаются в реакционной трубе с помощью мешалки 2, которая приводится во вращение приводом 28, при этом синхронность вращения вала мешалки 4 и втулки 13 обеспечивается поводковыми механизмами 30, 35. Воздух из атмосферы поступает в полость вала 4 для охлаждения мешалки через отверстие 49 и движется в полости за счет разрежения во всасывающей линии вентсистемы, с которой полость вала сообщена штуцером 41. Охлаждение ступени 12 уплотнения осуществляют воздухом, поступающим из атмосферы через отверстие 21 и далее через штуцер 22 во всасывающую линию вентсистемы. Для охлаждения торцевого самоуплотняющегося элемента 15 воздух поступает через отверстия 50 и далее через отверстие 51 в вентсистему.

Предложенный реактор надежен в работе и экологичен за счет простоты системы охлаждения узлов реактора и двухступенчатого уплотнения реакционной трубы. Наличие съемных втулок, на которых смонтированы опоры вала мешалки и дополнительные ступени уплотнения реакционной трубы, позволяют осуществлять блочный монтаж и демонтаж опор, а отмывку, дезактивацию, разборку и сборку этих узлов проводить в местах специально приспособленных для восстановления их работоспособности. При монтаже и демонтаже опор герметичность реакционной трубы сохраняется за счет примыкающих к ней ступеней уплотнений. Все это позволяет улучшить условия обслуживания реактора.

Использование: оборудование для проведения массообменных процессов в системе "газ - твердое вещество", а именно для получения гексафторида урана фторированием окислов урана. Сущность изобретения: реактор содержит реакционную трубу, в которой размещена мешалка с лопастями, расположенными на полом охлаждаемом валу, установленном в подшипниковых опорах, уплотнения торцев реакционной трубы, штуцеры ввода реагентов и вывода продуктов реакции, ввода и вывода хладагента. Вал снабжен объемными втулками, установленными на его концах, а уплотнение каждого торца реакционной трубы снабжено дополнительной ступенью, смонтированной на съемной втулке вместе с опорой, при этом ступень уплотнения, примыкающая к торцу реакционной трубы, снабжена кожухом, сообщенным с атмосферой и с всасывающей линией вентсистемы, а втулка связана с валом поводковым механизмом. 2 з. п. ф-лы, 4 ил.

1. Реактор, содержащий реакционную трубу, в которой размещена мешалка с лопастями, расположенными на полом охлаждаемом валу, установленном в подшипниковых опорах, уплотнения торцов реакционной трубы, штуцеры ввода реагентов и выдачи продуктов реакции, ввода и вывода хладагента, установленными на его концах, а уплотнение каждого торца реакционной трубы снабжено дополнительной ступенью, смонтированной на съемной втулке вместе с опорой. 2. Реактор по п.1, отличающийся тем, что ступень уплотнения, примыкающая к торцу реакционной трубы, снабжена кожухом, сообщенным с атмосферой и с всасывающей линией вентсистемы. 3. Реактор по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что втулка связана с валом подводковым механизмом.