Реактор синтеза мочевины Советский патент 1980 года по МПК B01J19/00 

(54)

РЕАКТОР СИНТЕЗА МОЧЕВИНЫ

Изобретение относится к химической аппаратуре для проведения процессов, протекающих с выделением тепла, и предназначено для использования в про изводстве мочевины из аммиака и двуокиси углерода. Известен реакт ч синтеза мочевины представляющий собой пустотелый цилиндрический сосуд со штуцерами ввода и вывода реагентов. Данный реактор работает в малойнтенсивнрм режиме, близком к идеальному смешению, и имеет низкую производительность. Низкая удельная производительность приводит к необходимости изготовления очень громоздких реакторов. Известен также реактор синтеза мо чевины, содержащий корпус со штуцером вывода реагентов, теплообмениые трубы, расположенюле внутри корпуса и инфекционное устройство для ввода исходных реагентов. Хотя этот реакто и работает в более интенсивном режи-« ме, чем первый, но и его конструкция не обеспечивает достаточно высокой удельной производительности в силу того, что растворение аммиака и двуокиси углерода в жидкости с образованием карбамата аммония происхсщит .в зоне, где имеется раствор с неболь шнм содержанием конечного проду кта мочевины. Цель изобретения - интенсификация процесса синтеза мочевины путем обеспечения условий более полного растворения СОч и NHj в жидкости с образованием карбамата аммоикя. Поставленная цель достигается благодаря тому, что в камере смешения выполнены отверстия, соединяющие ее с межтрубным пространством теплообменника, расположенные ниже вывода жидких компонентов и снабженные поящ ужинёнными клсшанами. Теплообменник снабжен в верхней части коллектором, в котором закреплены верхние концы труб, соединенные с камерой смещения. Устройство изображено на чертеже. Реактор состоит из вертикального ксфпуса 1 г внутри которого расположены инжекциоиное устройство 2 и трубчатый теплообменник 3, выполненшлй в виде труб, верхние концы которых закреплены в коллекторе, а нижние опущена свободно и сообщаются с межтрубным пространством. Для равномерного распределения по трубам теплообменника потока, выходящего

из инжектора 2, в коллекторе предусмотреи отргикатель 4 .

На верхней крышке аппарата расположена крестовина 5, предназначенная для введения исходных компонентов, и штуцер 6 реакционной смеси. Штуцер 7 служит для ввода жидких ком- 5 понентов (аймйак и р аствОр Углёаммонийных солей); штуцер 8 - для ввода газообразных компонентов (двуокись углерода). Уплотнение 9 разделяет крестовину йа две полости, уплотне- 10 нне 10 предотвращает возможность поступления газового потока в корпус, минуя инжектор.

Камера 11 иНжёйтОр а является зоной смешения всех поступающих реаген- 15 тов перед поступлением их в трубчатку. Сопло 12 сообщает полость крестовины с камерой 11 инжектора. Через отверстия, перекрытые клапанами 13, камера 11 инжектора сообщаетсяс 20 межтрубным пространством реактора.

Реактор работает следукяцим образом. Газообразную двуокись угЛерОда сжимают до давления синтеза мочевины, а жидкий аммиак и раствор угле- аммонийных солей на 10-30 кг/см вьиие, чем СО. Эти продукты вводят в аппарат через штуцеры 7 и 8 крестовины 5. в инжекторе 2 осуществляё ся «нтё1 сивноёперемешивание указанных веществ между собой, а также 30 с небоЗГШйм Коз йчеством конечного

гШШ &ййтеза мочевины, в качестве рабочего потока служит смесь

ЙЙЖКЙх йнйака и раствора углеаммонийных спей; инжектируемыми явля- 35 afckriotoKH углёрбдаи конечного плава синтеза мочевины. Коичество последнё го регламентировано и определяется количеством и давлением рабочего потока в инжекторе, а д0 также характеристикой клапанов 13. В инжекторе 2 с высокой эффективностью протекает процесс образования карбамата акв-юния

Этот процесс полностью завершается в трубках теплос)бменника 3. На 5 входе в трубчатку р эакцйон1|Йлй поток представляет собой гаЭожидкостную смесь; покидает трубчатку однофазный

жидкостной поток, в межтрубнОм пространстве происходит дегидратация карбамата аммония с получением мочевины. Эта эндотермическая реакция протекает за счет тепла образования карбамата аммония в инжекторе 2 и трубчатом теплообменнике 3, передаваемого через стеНки этих устройств . Конечный продукт - плав синтеза мочевины выводят через штуцер б в верхней крышке .

В отличие от реакторов известных конструкций Б предлагаемом реакторе сэбеспечивается наибольшая эффективность npoftecca синтеза мочевины, что является результатом взаимодействия свежих NHjj и СОг2, рециркулируемого раствора углеаммонийных солей в инжекторном смесителе в присутствии некоторого количества конечного плава синтеза мочевины, а также направления движения реакционной смеси в трубном Пространстве сверху вниз, так как при этом газовые пузырьки стремятся всплыть кверху, что способствует обеспечению полноты конденсации-абсорбции газовой фазы в трубчатке.

Формула изобретения

I) Реактор синтеза мочевины, содержащий корпус, внутри которого размещен трубчатый теплообменник и И{ Жекционное устройство, включаквдее камеру смёшейия и вводы исходных компонентов, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса путём обеспечения условий более полного растворения, в камере смешения выполнены отверстия, соединякхцие ее с межтрубнЫм пространством теплообменника, расположенные ниже вывода Жидких компонентов и снабженные под не иными клапанами.

2.Реактор синтеза мочевины по п. 1, отличающийся тем, что теплообменник снабжен в верхней части кйллекТОром, в котором закреплены верхние концы труб, соединенным с камерой смешения.