Реактор для химических процессов

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (ii)931220

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 17. 01 ° 79 (21) 2713976/23-26 с присоелинением заявки РЙ— (23) Приоритет— (51)М. Кл.

В 01;Г 19/00

3Ъеударстеениый комитет

СССР

40 лелем изобретений и открытий

Опубликовано 30.05.82. Бюллетень № 20

Дата опубликования описания 30.05.82 (53) УДK66. 023 (o88. 8) т

К. А. Муравии, А. А. Заходякин и В. А.!Зиновьев

Государственный проектный и научно-иссяадаартель ский институт нрипроникельн (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) РЕАКТОР ДЛЯ ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

Изобретение относится к химической технологии и может найти примене ние на предприятиях химической промышленности и цветной металлургии.

Известен вертикальный реактор с механическим перемещением, осуществляемым при помощи турбинной или рамно-якорной мешалки, приводимой в движение электродвигателем. смонтированным на верхнем днище, имеющий во внутреннем объеме реактора перегородки, образующие смежные камеры, снижающие возможность проскока невыщелоченного материала, позволяет вести процесс в интенсивном режиме, используя высокие давления и температу15 ры 1) .

Однако значительный механический износ мешалок и корпуса реактора, необходимость создания уплотнитель20 ных систем представляют известные трудности при работе с высоким давлением. Кроме того, при использовании в гидрометаллургических процессах взрывоопасных реагентов наличие трущихся металлических поверхностей усложняет изготовление и эксплуатацию указанных реакторов.

Известен также вертикальный реактор с пароперемешиванием, представляющий собой цилиндрический сосуд с конусообразным днищем и сферической выпуклой крышкой, изготовленный из углеродистой стали, с защитной оболочкой из гомогенизированного свинца и кислотоупорной футеровки.

Перемешивание в реакторе осуществляется острым паром с помощью эрлифтной трубы. Подача пара и реагентов (кислоты) осуществляется сверху, патрубки для загрузки и выгрузки пульпы расположены в верхней цилиндрической части реактора. Арматура реакторов изготовлена из титана. Выходящая из реактора пульпа охлаждается в теплообменниках из титана и через редуцирующее устройство поступает в само3; 93122 испаритель, что обеспечивает ее охлаждение и сброс давления (? 1.

Недостатком вертикальных реакторов, в которых перемешивание осуществляется паром или газам, является низкая аэрация из-за медленного перемешивания компонентов, неравномерное распределение реагентов по всему объ" ему реактора, их неполное использование, проскок непрореагировавшего щ материала, что в свою очередь вызывает необходимость установки нескольких реакторов, соединенных последовательно, а также быстрое разрушение футеровки за счет ее взаимодействия с реакционной средой, в результате чего происходят частые остановки, Вышеупомянутые недостатки приводят к значительному снижению производительности и надежности работы вертикальных реакторов.

Наиболее близким к предлагаемому является реактор для химических процессов, внутри корпуса которого с зазором помещена вставная емкость, выполненная из пористого проницаемого материала. В пространство между вставной емкостью и корпусом подается гаэ, который проходит сквозь пористые стенки вставной емкости и, барботируя з, реакционную жидкость, создает газовую подушку около стенок. Эта подушка изолирует реакционную жидкость от контакта со стенками реактора. Конструктивно стенки и днище вставной ему кости могут быть выполнены из любого листового пористого материала, например, иэ пористого никеля. Для реакторов большой высоты пространство между емкостью и корпусом разделено го о ризонтальными перегородками (3 ).

Недостатком известного устройства является ненапежность работы реактора при больших давлениях, из-за малой механической прочности с1енок став45 ной емкости. Для промышленных реакторов больших диаметров, работающих при повышенных давлениях, при которых ведется большинство гидрометаллургических процессов, ненадежность вставной емкости иэ пористого материала резко увеличивается, а ее изготовление связано с большими трудностями.

8 частности, изготовление вставной емкости большого диаметра практичес1 ки невозможно без применения сварки.

Наличие же сварных соединений из пористого листового материала, отличающихся низкой ударной прочностью, 0 ф делает всю конструкцию ненадежной в работе.

Опасность разрушения такой емкости особенно велика в период пуска реактора в работу или при его остановке,.когда неизбежно возникает перепад давлений между реакционным объемом и полостью, в которую подается газ. Указанная конструкция подвержена опасности разрушения в случае возможного на практике неожиданного отключения компрессора, подающего газ, или падения давления внутри реактора; так как низкие прочностные свойства любого листового пористого материала, из которого сделана вставная емкость, не обеспечивает ее устойчивость при давлениях, превышающих несколько атмосфер.

Таким образом, основным недостатком известного устройства является его ненадежность, что в конечном сче. те ограничивает его внедрение в промышленность.

Цель изобретения — повышение надежности в работе промышленных реакторов при высоких давлениях.

Указанная цель достигается тем, что вставная емкость выполнена иэ набора пористых труб, прилегающих к внутренней поверхности корпуса, снабженных коллектором, размещенным в верхней части труб.

На фиг, 1 показан предлагаемый реактор; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Реактор состоит из корпуса 1, вставной емкости 2, выполненной из пористых труб, патрубков ввода 3 и выхода 4 газа, патрубков 5 подачи раствора и выхода 6 продуктов реакции, а также единого коллектора 7, связанного через патрубок 3 с линией подачи газа.

Реактор работает следующим образом.

Исходный раствор подается через патрубок 5 и одновременно с заполнением реакционной зоны осуществляется подача газа через патрубок 3 и единый коллектор 7 в полость труб.

Газ, проходя через пористые стенки труб, барботирует. сквозь раствор и создает газовую подушку около стенок корпуса реактора, которая предохраняет их от контакта с раствором. Раствор после реакции выводится через патрубок 6, а непрореагировавший газ (зто может быть и инертный газ) 5 9312 через патрубок 4 выводится иэ реак= тора.

При необходимости (при работе в пенном режиме) дно вставной емкости может быть выполнено автономно с самостоятельным вводом газа в трубы .через патрубок 8 и коллектор 9.

В некоторых случаях, например, в колонных автоклавах, имеющих в нижней части конус или плоский фланец, 1Î вставная емкость может быть выполнена без дна. Для защиты от коррозии в этом случае гораздо проще изготовить их из коррозионностойкого материала, 15

Благодаря большой толщине стенок (около 10 мм) трубы могут соединяться друг с другом и с другими элементами конструкции с помощью реэьбовых соединений без применения сварки °

Подача газа в реактор через пористые трубы не только предохраняет стенки корпуса от коррозии и загрязнения рабочих растворов продуктами коррозиции, от обрастания стенок рз твердыми отложениями при работе с пульпами, но и позволяет существенно интенсифицировать гидрометаллургические процессы, протекающие с участием газообразных реагентов (кислорода, эв водорода, сероводорода и т. д.) эа счет их диспергирования в раствор в виде пузырьков с микронными размерами, что резко .увеличивает реакционную активность газов и коэффициент их использования.

Применение реактора предлагаемой конструкции позволяет осуществить целый ряд гидрометаллургических про-. цессов в непрерывном режиме при высо- ких давлениях и температурах, в том числе такие процессы, как восстановление водородом из растворов меди и никеля при 140-170в С и давлении в реакторе до 30-35 атм или осаждение

20 6 сульфидов никеля и кобальта сероводо родом из растворов при 110 С и давлении в реакторе около 10 атм.

Высокая надежность в работе предлагаемого реактора при проведении указанных процессов позволяет в 2-3 раза увеличить его производительность по сравнению с известными устройствами, что дает основание рекомендовать реактор к внедрению в про- . мышленность.

Формула изобретения

1. Реактор для химических процессов, содержащий корпус, внутри которого коаксиально размещен стакан, выполненный иэ пористого проницаемого материала, крышку и патрубки для ввода газа,отличающийся тем, что,с целью повышения надежности в работе реактора при высоких давлениях, стакан выполнен в виде набора труб, прилегающих к внутренней поверхности корпуса, снабженных коллектором, размещенным в верхней части труб и соединенным с па трубком ввода газа.

2. Реактор по и. 1, о т л и ч аю шийся тем, что трубы, образующие днище стакана, снабжены автономными патрубками подвода газа, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Масленицкий И. Н. и др. Автоклавные процессы в цветной металлургии. M., "Металлургия", 1969.

2. Борбата В. Ф. Леща l0. И. Новые процессы в металлургии никеля и кобальта. М., "Металлургия", 1976, с. 153-154.

3. Авторское свидетельство СССР и 324059, кл. В 01 т 1/00, 1971.