Реактор Советский патент 1986 года по МПК B01J19/18 

гг

креплен на гидрозатвор 10, Пена внут направляющ диском 5 к отражателю 8,вори обечайки 2 затягивается в воронку жидкости, создаБае ую мешалкой 6, установленной на валу 4 и отбрасывается

1271558 круг которого организуется циркуляцион: ный контур,при этом крупные пузырьки газа поднимаются вверх. 2 З.П.Ф-ЛЫ.1 ил.

Изобретение относится к устройству для проведения реакций, сопровождающихся обильным пенообразованием и позволяет повысить производительность. Внутри корпуса 1 реактора по оси установлена обечайка 2, заканчивающаяся, снизу диффузором 3. Внутри обечайки находится вал 4, соединенный с приводом, с направляющим диском 5 и мешалками 6 и 7, между корпусом и обечайкой расположен отражатель 8 потока. В корпусе 1 закреплен гидрозатвор 10. Верхняя часть корпуса 1 подсоединена к пеногасителю 11, имеющему сопло 12, патрубок 13 отвода пены за-

Изобретение относится к устройствам для проведения химическн;с реакций, сопровождающихся обильнш пено-, образованием, при этом .предполагается, что выделение пены об-условлено образованием газа при разложении мелкодисперсного порошка, погруженного в жи,цкую реакционную смесь.

Цель изобретения - повышение производительности за сче интенсификации разложения карбонатсодержащего фосфатного сырья и отделения пены.

На чертеже изображен реактор, продольный разрез.

Реактор состоит из корпуса 1, обечайки 2, заканчивающейся внизу диффузором 3. Внутри обечайки находится вал 4, соединенный с приводом,, с направляющим диском 5 и мешалками 6 и 7. Между корпусом и обечайкой расположен цилиндро-конический отражатель 8 потока, установленный концентрично направляющему диску с образованием между ними кольцевой щели для циркуляции. Обечайка 2 вверху имеет патрубок 9, а корпус 1 - гидрозатвор 10 Верхняя часть корпуса подсоединена к пеногасителю 11, имеющему сопло 12. Гидрозатвор снабжен патрубком 13 отвода пены.

Реактор работает следующим образом.

Фосфатное сырье из системы предварительного смачивания по патрубку 9 поступает в обечайку 2 реактора. В системе предварительного смачивания происходит перемешивание фосфатного сырья с серной и оборотной фосфорной кислотой. Здесь же начинается чacтич ное выделение пены. Пена внутри обечайки 2 затягивается в воронку жидкости, создаваемую мешалкой 6., установленной на валу 4, и отбрасывается направляющим диском 5 к отражателю 8,

Вокруг отражателя 8 организуется циркуляционный контур. В верхней части отражателя 8 происходит резкое изменение направления потока. При зтом пузырьки газа, достигшие определенных размеров и обладающие значительной подъемной силой, выскакивают на поверхность жидкой фазы и переходят в пену. Мелкие пузьфьки вместе с твердыми частицами движутся вниз в щели между отразкателем 8 и корпусом 1. В нижней части реактора и мешалкой 7 создается второй циркуляционный контур вокруг конической части обечайкидиффузора 3, В. зоне направляющего диска 5 происходит пересечение циркуляционных контуров и образуется зона интенсивного перемешивания и слияние газовьк пузьфьков. Крупные пузыри проскакивают в щель между направляющим диском 5 и отражателем 8 и поднимаются вверх, а мелкие остаются в циркуляционном контуре вокруг диффузора 3.

Угол раскрытия конуса диффузора 15-25 обеспечивает течение с образованием зон отрыва которые способствуют интенсификации перемешивания и коалесценции пузырьков газа. Кроме того, наличие зон отрыва препятствует осаждению твердых частиц на дно реактора и образованию отложений. Твердые частицы также вовлекаются в циркуляционные контуры. Причем частицы, не содержащие карбонатных соединений, имеют меньшее гидравлическое сопротивление и большую плотность, чем частицы, выделяющие газ прикрепленные к газовым пузырькам. Вследствие этого твердые частицы центробежными силами выбрасываются из нижнего циркуляционного контураВ колено гидрозатвора 10 и выводятся из объема реактора. Карбонатсодержащие частицы остаются в контуре до тех пор, пока размер газового пузырька, к которому они поикреплены, не станет критическим, и пузырь выйдет на поверхность жидкости, увлекая за собой частицу. Образовавшаяся на поверхности жидкости пена отводится в пеногаситель 11 и гасится струей острого пара, подаваемого через сопло 12,

Наличие обечайки 2 способствует интенсивному перемешиванию пульпы мешалкой 6 в малом объеме, вследствие чего уменьшаются энергетические затраты на перемешивание. Внутри реактора обеспечивается создание двух циркуляционных контуров, интенсифицирующих перемешивание и препятствующих образованию отложений продуктов реакции на внутренних поверхностях аппарата. Кроме того, циркуляционные контуры позволяют дифференцировать врем пребывания твердых частиц в реакцион ном объеме в зависимости от их химического состава и, в конечном счете, уменьшить этот объем без снижения производительности устройства. Удержание газовых пузырьков в циркуляци- онных контурах до достижения или определенных размеров имеет значение для процесса разрушения пены. Пена с I крупными пузырьками требует для разрушения меньших энергетических затрат, т.е. сокращается расход пара на ее гашение.

Существенное -значение имеет взаимное расположение патрубка отвода пены по отношению к колену гидрозатвора.

Щричем расстояние по высоте между элементами определяет высоту пенного слоя в свободном объеме аппарата и время пребывания пены в этом объеме

при постоянной скорости пенообразоваНИЛ. Время пребывания пены, в свою

;очередь, определяется действием двух факторов: увеличение времени пребывания способствует подсушиванию пены за счет вытекания из нее жидкости и сокращению затрат на ее гашение, а это приводит к вытеканию из пены вместе с жидкостью мельчайших частиц пустой породы (шламов), наличие котчэрых

в реакционной пульпе создает помехи для фильтрования. Таким образом, это расстояние должно быть строго определенным и должно составлять 0,1-0,3 . циаметра корпуса.

Ограничения, накладываемые на соотношения диаметров корпуса и обечайки, определяются следующими соображениями.

Диаметр обечайки при заданных параметрах мешалки должен обеспечивать образование воронки, через которую должна проходить вся пена, образовавшаяся в системе предварительного смешения. Исходя из этого, необходим минимальный диаметр обечайки, но чрезмерное его уменьшение приводит к снижению скорости жидкости в циркуляционном контуре и переходу в пену мелких пузырьков газа, которые увлекают с собой большое количество жидкости, а вместе с ней и частиц фосфатного сырья, которые должны оставаться в пульпе. Мелкодисперсные пены содержа большое количество жидкости. Таким образом имеются два фактора, определяющие соотношение диаметров корпуса и обечайки, а следовательно, должно быть и оптимальное значение этого соотношения, которое лежит в пределах 1,5-3.

Выполнение нижней части обечайки конической расширяющейся вниз с углом раствора конуса 15-25 обусловлено тем, что в указанном интервале углов при течении через конус возникают зоны отрыва, приводящие к появлению пульсаций, предотвращающие вьтадение твердых частиц на дно аппарата и образование затвердевающего осадка.

Использование предлагаемого изобретения позволяет повысить эффективность разложения карбонатсодержащего фосфатного сырья по Сравнению с известными установками путем уменьшения объема аппарата без снижения производительности, снижения энергетических затрат на перемешивание и гашение пены. Использование внутренних уст-, ройств, образующих циркуляционные . контуры, приводит к появлению у устройства принципиально нового свойства - дифференциации времени пребывания твердых частиц в аппарате в зависимости от их химического состава.

Формула изобретения

1, Реактор, содержащий корпус, установленную по оси обечайку, внутри которой размещен вал с перемешивающими устройствами и направляющим диском, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности за счет интенсификации разложе ния фосфатного сырья и отделения пены, реактор снабжен размещенным ме5 127 жду корпусом и обечайкой цилиндроконическим Ьтражателем, установленным концентрично направляющему диску с образованием между ними кольцевой щели для циркуляции, и гидрозатвором с патрубком отвода пены, установленным относительно входа гидроэатвора на расстоянии 0,1-0,3 диаметра корпуса. 1558-.ft . 2. Реактор поп.1, отличающ и и с я тем, что он снабжен расширяющимся книзу диффузором с углом раскрытия 15-25, размещенным под на5 правляющим диском. 3. Реактор по пп.1 и 2, о т л и чающийся тем, что отношение диаметра корпуса к диаметру обечайки составляет 1,5-3.