КОЛОННА СИНТЕЗА КАРБАМИДА Российский патент 2001 года по МПК B01J10/00 B01J19/00 C07C273/04 

Изобретение относится к аппаратурному оформлению проведения процессов в газожидкостной среде и может быть использовано для синтеза карбамида из аммиака и двуокиси углерода при повышенных температурах и давлениях.

Известна колонна синтеза мочевины, содержащая вертикальный цилиндрический корпус, размещенную на внутренней поверхности корпуса футеровку из коррозионно-стойкого материала, смешивающее устройство, горизонтальные перегородки с изменяющимся свободным сечением по высоте колонны, расположенные в реакционной зоне, и штуцеры ввода и вывода реагентов (SU 808122, B 01 J 19/00, 1976).

Недостатком колонны является неполное использование реакционного объема и недостаточная степень конверсии двуокиси углерода.

Известен реактор для синтеза карбамида, содержащий вертикальный корпус высокого давления, футерованный коррозионно-стойким материалом, с штуцерами ввода и вывода реагентов (Кучерявый В.И., Лебедев В.В. Синтез и применение карбамида. М.: Химия, 1970, с. 316-317).

Недостатком известного реактора является его низкая эффективность, обусловленная малоинтенсивным режимом, близким к простому перемешиванию.

Известен реактор для синтеза карбамида, содержащий вертикальный корпус, вертикальные контактные устройства, состоящие из наружного и внутреннего элементов, концентрично расположенных в корпусе, при этом каждый элемент имеет отверстие для входа среды (SU 215883, B 01 J 37/02, 1968).

Недостатком известного реактора является его низкая эффективность вследствие неравномерного распределения газовой фазы.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату является колонна синтеза карбамида, содержащая вертикальный цилиндрический корпус, размещенную на внутренней поверхности футеровку из коррозионно-стойкого материала, массообменное устройство и штуцеры ввода и вывода реагентов (RU 2114691, B 01 J 10/00, 1998).

Недостатком известной колонны является низкая эффективность смешения жидких и газообразных реагентов, обусловленная высокой степенью диффузионных процессов, следствием чего является низкая эффективность колонны синтеза в целом.

Техническим результатом изобретения является повышение производительности колонны синтеза карбамида, увеличение степени конверсии двуокиси углерода.

Указанный технический результат достигается тем, что в колонне синтеза карбамида, содержащей вертикальный цилиндрический корпус, размещенную на внутренней поверхности футеровку из коррозионн-остойкого материала, массообменное устройство и штуцеры ввода и вывода реагентов, согласно изобретению массообменное устройство выполнено в виде соединенных последовательно сопла, приемной и смешивающей камер, диффузора, установленных на штуцере ввода реагентов и заключенных в перфорированный кожух.

В оптимальной степени технический результат достигается при соблюдении следующих условий:
- перфорированный кожух выполнен в виде опрокинутого цилиндрического стакана;
- перфорированный кожух соединен с корпусом фиксаторами.

Предлагаемое техническое решение отвечает условиям патентоспособности "Новизна", "Изобретательский уровень" и "Промышленная применимость", т.к. заявленная совокупность признаков: наличие в колонне синтеза карбамида вертикального цилиндрического корпуса, размещенной на внутренней поверхности корпуса футеровки из коррозионно-стойкого материала, присутствие массообменного устройства и штуцеров ввода и вывода реагентов, при этом согласно изобретению массообменное устройство выполнено в виде соединенных последовательно сопла, приемной и смешивающей камер, диффузора, установленных на штуцере ввода реагентов и заключенных в перфорированный кожух, приводит к достижению неочевидного результата - повышению производительности колонны синтеза карбамида, увеличению степени конверсии двуокиси углерода.

На чертеже изображена колонна синтеза карбамида.

Колонна состоит из корпуса 1, крышки 2, футеровки 3, штуцеров ввода и вывода реагентов 4, 5, сопла 6, приемной камеры 7, камеры смешения 8, диффузора 9, перфорированного стакана 10 и фиксаторов 11.

Колонна работает следующим образом.

Реакционную смесь, содержащую аммиак, диоксид углерода и раствор углеаммонийных солей, через штуцер 4 ввода реагентов и сопло 6 вводят в приемную камеру 7, через которую эжектируют реакционную смесь в колонну. В камере смешения 8 происходят процессы поглощения аммиака и диоксида углерода в растворе углеаммонийных солей и образования карбамата аммония.

Реакционная смесь после диффузора 9 через перфорированный цилиндрический стакан 10 равномерно распределяется по сечению колонны. Это позволяет интенсифицировать степень контактирования газообразных и жидких реагентов.

Выполнение массообменного устройства в виде соединенных последовательно сопла, приемной и смешивающей камер, диффузора, установленных на штуцере ввода реагентов и заключенных в перфорированный кожух, обеспечивает стабильный ввод реагентов, их равномерное распределение по сечению колонны и большую поверхность контакта фаз.

Расчетная степень эжекции обеспечивает повышенный гидродинамический режим работы колонны синтеза карбамида, более полное растворение аммиака и диоксида углерода в реакционной массе.

Следствием указанного является повышение степени конверсии диоксида углерода и увеличение производительности процесса.

Изобретение относится к аппаратурному оформлению проведения процессов в газожидкостной среде и может быть использовано для синтеза карбамида из аммиака и диоксида углерода при повышенных температурах и давлениях. Сущность изобретения заключается в том, что в колонне синтеза карбамида, содержащей вертикальный цилиндрический корпус, размещенную на внутренней поверхности футеровку из коррозионно-стойкого материала, массообразное устройство и штуцеры ввода и вывода реагентов, массообменное устройство выполнено в виде соединенных последовательно сопла, приемной и смешивающей камер, диффузора, установленных на штуцере ввода реагентов и заключенных в перфорированный кожух. В оптимальной степени результат достигается при соблюдении следующих условий: перфорированный кожух выполнен в виде опрокинутого цилиндрического стакана; перфорированный кожух соединен с корпусом фиксаторами. Техническим результатом изобретения является повышение производительнсоти колонны синтеза карбамида, увеличение степени конверсии двуокиси углерода. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Колонна синтеза карбамида, содержащая вертикальный цилиндрический корпус, размещенную на внутренней поверхности футеровку из коррозионностойкого материала, массообменное устройство и штуцеры ввода и вывода реагентов, отличающаяся тем, что массообменное устройство выполнено в виде соединенных последовательно сопла, приемной и смешивающей камер, диффузора, установленных на штуцере ввода реагентов и заключенных в перфорированный кожух. 2. Колонна синтеза карбамида по п.1, отличающаяся тем, что перфорированный кожух выполнен в виде опрокинутого цилиндрического стакана. 3. Колонна синтеза карбамида по любому п.1 и 2, отличающаяся тем, что перфорированный кожух соединен с корпусом фиксаторами.