Реактор Советский патент 1987 года по МПК B01J10/00 

Изобретение относится к оборудованию, применяемому для получения экстракционной фосфорной кислоты на стадии разложения фосфата и кристаллизация ди- или гюлугидрата сульфата кальция с использованием вакуумного способа охлаждения реакционной пульпы, и может быть использовано в других процессах, в которых выделяется избыточное тепло химических реакций.

Целью изобретения является повышение эффективности работы реактора за счет регулирования перепадов температур в его секциях и вакуум-испарителе.

На фиг. 1 изображен реактор, вертикальный разрез, вариант 1; на фиг. 2 - вертикальный разрез реактора с циркуля- тором - вертикальным осевым насосом и с дополнитель ным патрубком, расположенным коаксиально входному патрубку вакуум- испарителя, вариант 2; на фиг. 3 - вертикальный разрез реактора с циркулято- ром - горизонтальным осевым насосом и с выполненной в виде конуса нижней частью кольцевой камеры, вариант 3; на фиг. 4 - горизонтальный разрез прямоугольного варианта корпуса реактора с цир- кулятором эргазлифтами, прямоугольной кольцевой камерой, с принудительной циркуляцией с помощью мешалки-циркулятора реакционной пульпы в первой зоне реактора (незаштрихована).

На всех фигурах не заштрихован реакционный объем первой зоны реактора с более высокой температурой, а заштрихован реакционный объем второй зоны со значительно более низкой температурой.

Реактор состоит из корпуса 1, разделенного на секции внутренними перегородками 2. Внутри секций установлены мешалки 3 и мешалки-циркуляторы 4, помещенные в специальные шахты 5. В секции с более низкой температурой реакционной пульпы расположен насос 6 для откачки продуктов реакции. Над корпусом реактора расположен вакуум-испаритель затопленного типа 7, входной 8 и выходной 9 патрубки которого заглублены под уровень реакционной пульпы в соседних секциях, разделенных глухой перегородкой 10. Устройство для циркуляции реакционной пульпы 11 расположено в реакционном объеме реактора в секциях с более низкой температурой и находится вблизи перегородки 10. Вокруг входного патрубка 8 вакуум-испарителя в реакционной пульпе установлена кольцевая камера (полость) 12. Она может быть выполнена в виде цилиндрической обечайки, прямоугольной камеры, цилиндрической или прямоугольной камеры, у которой нижняя часть сделана в виде конуса или призмы 13, обращенной меньшим основанием вниз. Коаксиально входному патрубку 8 может размещаться дополнительный патрубок 14 с возможностью свобод

5

0

5

0

5

0

5

0

5

ного вертикального перемещения, например с помощью тяг 15. Устройство 11 связано с кольцевой камерой 12 с помощью перетока 16. Устройство для циркуляции реакционной пульпы 11 может выполняться в виде эргазлифта, вертикального или горизонтального осевого насоса или иного низконапорного высокопроизводительного цирку- лятора. Корпус реактора может быть прямоугольной или цилиндрической, или иной конфигурации. Внутренний объем корпуса реактора может быть разделен перегородками в различных вариантах. В любом случае должны быть выделены две зоны, в которых необходимо достигнуть значительной разницы температур реакционной среды (5-50°С).

Реактор работает следующим образом.

В одну из секций реактора, в зону с наибольшей температурой реакционной пульпы, подают исходные реагенты (фосфат, серную и оборотную фосфорную кислоту). В этой зоне протекают химические реакции с выделением тепла. В первой зоне реактора происходит смешение реагентов мешалками 3 и перемешивание их в объеме всей зоны с помощью мещалок-циркуляторов 4, помещенных в щахты 5, либо за счет внутренних контуров циркуляции, создаваемых мешалками. Перегородки 2, разделяющие объем этой зоны, способствуют лучшему перемешиванию исходных реагентов.

Для поддержания заданного температурного режима ведения процесса в первой зоне реактора и для снижения температуры реакционной пульпы до заданной величины во второй зоне (например, 85-100° в первой зоне и 65-70°С - во второй зоне реактора) в работу включается вакуум- испаритель 7. За счет разрежения реакционная пульпа вначале по патрубка.м 8 и 9 поступает в вакуум-испаритель 7, где вскипает, отдавая парогазовую фазу, а следовательно, и тепло (1 кг пара выносит около 600 ккал тепла). Затем включается устройство 11, которое перекачивает реакционную пульпу из зоны второй в зону первую через переток 16 в кольцевую полость 12. При этом циркуляция в вакуум- испарителе происходит как в сифоне, движущая сила которой определяется величиной аН - (как на фиг. 1) разницей уровней в этих зонах, разделенных перегородкой 10. В вакуум-испарителе реакционная пульпа охлаждается с оптимальным температурным градиентом, который обычно колеблется в диапазоне 0,1-3°С. Это позволяет наряду с охлаждением вести процесс кристаллизации в аппарате в наилучших для этого условиях, так как для получения более однородных по гранулометрическому составу кристаллов сульфата кальция необходимо плавЕюе изменение степени пересыщения реакционной пульпы (по сульфату кальция), что является одним из ос

новных преимуществ вакуум-испарителей затопленного типа.

При попадании более холодной пульпы из второй зоны реактора в кольцевую полость 12 часть ее потока (или весь поток) возвращается обратно по патрубку 8 в ва- куум-испаритель 7 в зависимости от заданного режима поддержания температуры в первой зоне реактора. Одновременно с этим в патрубок 8 входит то количество более горячей реакционной пульпы из пер- вой зоны реактора, которое отбирается, как продукт реакции из второй зоны насосом 6 (количество подаваемых реагентов и отводимых продуктов реакции равны). Этим обеспечивается постоянный теплосъем в заданном диапазоне в вакуум-испарителе.

При необходимости увеличения или уменьшения температуры реакционной пульпы в первой зоне реактора необходимо соответственно или увеличить или уменьшить подачу части более холодного ее потока из кольцевой полости 12 в объем первой зоны реактора. Это можно осуществить, поднимая или опуская патрубок 14 с помощью тяг 15 вручную, либо через привод (фиг. 2).

Если температура реакционной пульпы в первой зоне поддерживается без участия вакуум-испарителя 7, то последний работает только для охлаждения ее во второй зоне реактора. В этом случае весь поток, перекачиваемый устройством 11 в полость 12, возвращается в вакуум-испаритель (фиг. 3), что обеспечивается конусом или призмой 13. В этом варианте количество поступающей горячей пульпы из первой зоны реактора равно количеству, откачиваемому насосом 6 продуктов реакции.

Соотношение потоков: циркулирующего в вакуум-испарителе и отбираемого насосом колеблется в диапазоне (5-30):1 в зависимости от свойств охлаждаемой реакционной пульпы. Этим достигается небольшой перепад (0,1-3°С) температуры пульпы в вакуум-испарителе и большой перепад (5-50°С) в первой и второй зонах реактора ( незащтрихованной и заштрихованной зонах).

5

0

Q

5 0

Q

Предлагаемая конструкция экстрактора позволяет проводить более совершенные двухтемпературные процессы в производствах ЭФК, которые отличаются большей производительностью. При этом используется такой прогрессивный узел охлаждения, как вакуум-испаритель затопленного типа, позволяющий охлаждение совмещать.с процессом кристаллизации и отличающийся от используемых аппаратов меньшими энергозатратами. Возможно плавное изменение во время работы эжектора соотношения потоков охлаждаемой среды между первой и второй зонами реактора. Это делает реактор предложенной конструкции универсальным для проведения различных по температурному режиму процессов и гибким в управлении.

Формула изобретения

1.Реактор, содержащий корпус, разделенный на секции перегородками, в каждой из которых расположены мешалки, и установленный в верхней части корпуса вакуум- испаритель затопленного типа с входным и выходным патрубками, размещенными под уровнем реакционной пульпы в соседних секциях и устройством для циркуляции реакционной пульпы, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности за счет регулирования перепадов температур в секциях реактора и вакуум-испарителе, он снабжен кольцевой камерой, установленной коаксиально входному патрубку вакуум- испарителя и соединенной посредством перетока с устройством для циркуляции реакционной пульпы.

2.Реактор по п. 1, отличающийся тем, что нижняя часть кольцевой камеры выполнена в, виде конуса или призмы, обращенной меньшим основанием вниз.

3.Реактор по п, 1, отли {ающийся тем, что он снабжен дополнительным патрубком, коаксиально размещенным входному патрубку вакуум-испарителя с возможностью его свободного вертикального перемещения.

fueZ

сриэ.З

Изобретение относится к оборудованию, применяемому для получения экстракционной фосфорной кислоты (ЭФК), и позволял ет повысить эффективность работы. Реактор содержит корпус 1, разделенный на секции внутренними перегородками, в которых размещены мешалки 3. Над корпусом расположен вакуум-испаритель 7, входной 8 и выходной 9 патрубки которого заглублены под уровень реакционной пульпы. Вокруг входного патрубка 8 установлена кольцевая камера 12, нижн яя часть которой может быть выполнена в виде конуса или призмы, и дополнительный патрубок, установленный с возможностью свободного вертикального перемещения. 2 з.п. ф-лы, 4 ил. 7cxt7 ive/e a cwf/6/e i (Л GO О GO CX)

фигЛ

Составитель Н. Кацовская

Редактор Н. ГорватТехред И. ВересКорректор А. Обручар

Заказ 1241/7Тираж 51 1Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР но делам изобретений и открытий

113035; Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, y,ii. Проектная, 4