Реактор Советский патент 1978 года по МПК B01J10/00 

1

Изобретение относится к химической аппаратуре для проведения процессов с участием жидких и газообразных веществ и, в частности, может быть использовано в производстве мочевины из аммиака и двуокиси углерода.

Известны реакторы, содержащие вертикальный корпус, разделенный горизонтальными перегородками на зоны, кожухотрубный тенлообменник, размещенный в средней зоне, центральную трубу, проходящую через теплообменник и соединяющую верхнюю и нижнюю зоны, смесительный инжектор, установленный в верхней части трубы, и штуцеры ввода и вывода реагентов 1-3.

При взаимодействии жидкости и газа в известных аппаратах рециркуляции в струйном устройстве будет подвергаться не сам газ, а газожидкостная смесь (вне зависимости от точки ввода газа), что ухудщает условия массообмена между фазами.

С целью интенсификации процессов контактирования газа с жидкостью в нредлагаемом реакторе в верхней зоне установлена цилиндрическая обечайка с горизонтальными перегородками, образующими камеры, соединенные между собой газожидкостным сепаратором, одна из которых соединена с трубным пространством теплообменника, а другая - с инжектором, а также газожидкостной сепаратор выполнен в виде перфорированного у одного из торцов патрубка с размещенной в нем спиральной насадкой, образующей винтовые каналы.

На чертеже изображен предлагаемый реактор, общий вид в продольном разрезе.

Реактор состоит из вертикального корпуса 1, разделенного перегородками 2 и 3, на

зоны 4, 5 и 6, кожухотрубного теплообменника 7, размещенного в средней зоне 5, центральной трубы 8, проходящей через теплообменник 7 и соединяющей верхнюю 6 и нижнюю 4 зоны, и смесительного инжектора 9, установленного в верхней части трубы 8.

В верхней зоне 6 остановлена цилиндрическая обечайка 10 с горизонтальными перегородками 11 и 12, образующими камеры 13 и 14, соединенные между собой газожидкостным сепаратором 15. Камера 13 соединена с трубным пространством теплообменника 7, а камера 14 - с инжектором 9.

Газожидкостной сепаратор 15 выполнен в виде перфорированного у одного из торцов патрубка 16 с размещенной в нем спиральной насадкой 17, образующей винтовые каналы 18.

Штуцеры 19 и 20 служат для подачи исходных реагентов в зону 4. Чтобы обеспечить равномерное распределение реакционной смесн но трубам тенлообменника 7, в нижней зоне 4 установлена решетка 21.

Штуцер 22 предназначен для ввода одного из исходных компонентов в патрубок 16, где он смешивается с потоком, выводимым из трубного пространства теплообменника 7 через камеру 13.

Отверстия 23 позволяют выводить из верхней камеры жидкую фазу, а для рецикла газовой фазы в нижнюю камеру служит инжектор 9. Для отвода инертных газов верхняя зона 6 содержит штуцер 24.

Реактор работает следующим образом (на примере приготовления водноаммиачного раствора карбамата аммония в процессе получения мочевины).

Газообразную €02 и жидкий NHs сжимают до давления синтеза мочевины кгс/см, а рециркулируемый раствор углеаммонийных солей (УАС) - на 30- 50 кгс/см выше. СО2 подают непосредственно в нижнюю зону 4 через штуцер 20, NHs через штуцер 22 подают в верхнюю зону 6, а раствор УАС через штуцер 19 в качестве рабочего потока входит в инжектор 9 и инжектирует газовую фазу из верхней зоны 6 (в этом потоке преобладает NHa) в нижнюю зону 4. Инл ектор 9 наряду с рециркуляцией газовой фазы, обеспечивает интенсивное перемешивание контактирующих в нем потоков, что способствует конденсации NHs. Смесь NHs, С02 и раствора УАС с помощью решетки 21 равномерно распределяется по трубкам теплообменника 7, в котором отводится теплота образования карбамата аммония и растворения NHs в растворе УАС (с продуцированием пара в межтрубиом пространстве).

Реакционная смесь из теплообменника 7 поступает в нижнюю камеру 13. Чтобы в этой смеси интенсивно растворить аммиак, поток NHs смешивают с потоком реакционной смеси в патрубке 16. На выходе смеси из патрубка 16 осуществляется сепарация

газожидкостной смеси. Для того, чтобы избавиться от инертных газов, часть газовой фазы через штуцер 24 выводят. Из верхней камеры 14 через отверстия 23 выводят только жидкую фазу, что позволяет обеспечить в этом реакторе высокоинтенсивный режим, близкий к идеальному вытеснению. Благодаря этому удельная производительность реактора синтеза мочевины возрастает почти в два раза при неизменной степени превращения сырья или на десятки процентов нри одновременном повышении степени превращения.

Формула изобретения

1. Реактор, содержащий вертикальный корпус, разделенный горизонтальными перегородками на зоны, кожухотрубный теплообменник, размещенный в средней зоне, центральную трубу, проходящую через теплообменник н соединяющую верхнюю и нижнюю зоны, смесительный инжектор, установленный в верхней части трубы, и

штуцеры ввода и вывода реагентов, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процессов контактирования газа с жидкостью, в верхней зоне установлена цилиндрическая обечайка с горизонтальными

перегородками, образующими камеры, соединенные между собой газожидкостным сепаратором, одна из которых соединена с трубным пространством тенлообменника. а другая - с инжектором.

2. Реактор по п. 1, отличающийся тем, что газожидкостной сепаратор выполнен в виде перфорированного у одного из торцов патрубка с размещенной в нем спиральной насадкой, образующей винтовые

каналы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 178358, кл. В 01J 1/00, 21.10.64.

2. Патент США № 3696520, кл. 34-10, 10.10.72.

3. Патент Великобритании № 903821, кл. 1 (1) Г, 22.08.62.

/

21