Реактор для получения двуокиси хлора

 

О П И С А Н И Е 9?3002

И ЗОЗРЕТЕ Н ИЯ

Союз Советских

Соцналнстнческик

Республик

К ПАТЕНТУ (61) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 30.12.77 (21) 2566297/23-26 (5)) М. Кл.

3 (23) Приоритет - (32) 30. 12.76 (3!) 755925 (33) США

В 01,1 19/18

Гесудэрстееккь и квнктвт

СССР

Опубликовано 07. 11.82. Бюллетень ¹ 41

Дата опубликования описания 07.11.82 вв малан кзобретекнк и еткрв|тий (53) УЙК66,023 (088.8) Иностранцы

Виллард А. Фуллер и Зрл A. Шилт (США) (72) Авторы изобретения

Иностранная фирма

Хукер Кемикапз,энд Пластикс Корпорейшн (США) (71) Заявитель. (54) РЕАКТОР ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ДВУОКИСИ ХЛОРА

Изобретение относится к конструкциям химических реакторов и может быть использовано для получения двуокиси хлора е

Известен реактор для получения двуокиси хлора, содержаший вертикальный цилиндрический корпус с расширенной верхней сепарационной частью, каплеотбойник, размешенный в ней, и штуцеры ввода и вывода реагентов 51).

Недостатком известного реактора является низкая эффективность процессов, вызванная отсутствием циркуляции и на- грева реагентов.

Цель изобретения — интенсификация процесса за счет циркуляции и нагрева реагентов.

Поставления цель достигается тем, что реактор для получения двуокиси хлора, содержаший вертикальный цилиндричес- О кий корпус с расширенной верхней сепарационной частью, каплеотбойник, размещенный в ней, и штуцеры ввода и вывода реагентов, снабжен трубой с выходным воронкообразным торцом, установленной коаксиально внутри сепарационной части корпуса под каплеотбойником и соединенной с штуцером ввода реагентов, распределительным элементом, выполненным в виде воронки и расположенным по оси корпуса в воронкообразном торце трубы, трубчатым теплообменником, размешенным в корпусе под нижним торцом трубы, нагнетательной камерой, размешенной в нижней части корпуса под теплообменником, и лопастным насосом, закрепленным в боковой стенке нагнетательной камеры.

На чертеже изображен предложенный реактор, продольный разрез.

Реактор для получения двуокиси хло ра содержит вертикальный цилиндрический корпус 1 с расширенной верхней сепарационной частью, 2, каплеотбойник 3, размещенный в ней, штуцеры 4-7 ввода и вывода реагентов, трубу 8 с выходным воронкообразным торцом 9, установленную коаксиально внутри сепарационной части 2 корпуса 1 под каплеотбойником 3 и соединенную с штуцером 4ввода реагентов, pacnpelleJIHтельный элемент 10,выполненный в виде

3 973002 4 воронки и расположенный по оси корпуса эационную испарительно-сепарационную в воронкообразном торце 9 трубы 8, часть 2 повышает скорость перемешиватрубчатый теплообменник 11, размещен- ния реагентов. По мере того, как в часный в корпусе под нижним торцом трубы ти 2 происходит реакция с выделением

8, нагнетательную камеру 12, размещен- двуокиси хлора и хлора, образуется соль ную в нижней части корпуса под теплооб- сильной кислоты и щелочного металла, и менником 11, и . лопастной насос 13, кристаллизуется в испаряющейся жидкости. закрепленный в боковой стенке нагнета- Кристаллы соли щелочного металла можтельной камеры 12. но удалить в виде водной взвеси через

Насос 13 направляет поток жидкос- )o штуцер 6 системы выпуска. Затем водти из секции 14 впуска в камеру 12 для ную взвесь обрабатывают описанным выэффективной непрерывной циркуляции ше способом, а маточный раствор возвраРеакционной смеси через теплообменник шают в реакционную смесь.

11 в реакционную кристаллизационную ис- Насос 13 может быть механического парительно-сепарационную часть 2, в KoT g типа, например роторным или пропеллеррой труба 3 и распределительный элемент ным,В другом варианте в качестве нагне10 служат для того, чтобы направить по- тательного устройства можно использовать ток нагретой реагирующей жидкости к поток воздуха или инертного газа либо отуровню вблизи поверхности раздела Фаэ дельно, либо в сочетании с механическим жидкость - пар, где испаряется вода и нагнетательным устройством. выделяются двуокись хлора и хлор в про- И предпочтительном варианте каплестранство 15 разделения пар - жидкость. отбойник 3 Располагают В разделительПредпочтительно верхняя часть 9 трубы ном пространстве 15 пар — жидкость в, 8 имеет форму воронки, расширяющейся верхней части 2, чтобы отделить из па кверху, а Распределительный элемент 10 23 p&, который отводят через штуцер 7 сипредпочтительно имеет воронкообразную стемы выпуска, любые вовлеченные в поформу и Расположен в центре и концентри- ток пара жидкости. Каплеотбойник 3 мо чески по отношению к воронкообразной, жет быть любого из известных типов,начасти 9 трубы 8. Водяной пар, двуокись пример сетчатого типа. хлора и хлор отводят через-штуцер 7 Bbl- Желательно, чтобы реакционная криспуска из разделительного пространства таллизационная испарительная камера бы15 пар - жидкость. Жидкая Реакционная ла снабжена противовэрывным клапаном смесь течет от поверхности Раздела пар- 18 для предотвращения аварийного выброжидкость через верхнюю часть трубы 8 са газов в случае неожиданного повышен далее вниз через внешнюю цилиндричесния цавления. кую секцию 16, внешнюю часть 17 труб- р отя реакции в предложенном устройчатых элементов теплообменника 11 и в стве проводят при атмосферном давлении, секцию 14 впуска нагнетательной каме- предпочтительно проводить их при пониры 12, женном давлении, а наиболее предпочтиРаствор хлората щелочного металла тельно - при давлении в интервале от

46 подают в нагнетательную камеРУ 12 че- 50 Ао 500 мм pTicT устройство

Реэ входной штуцер 5 и насосом 13 эа- для создания вакуума (не показано) моставляют циркулировать и перемешивать- жет быть любым обычным устройством, ся описанным выше способом. Сильную например механическим вакуумным насосом

Ф и слоту подают в поднимающийся поток воздухоструйн м насосом, паровым сифожидкости через штуцер 4 так, чтобы ос- н „ и т д

45 новное перемешивание и взаимодействие Теплообменник 11 включает систему время циркуляции peals@ 19 впуска жидкого теплоносителя и систеонной смеси, к верхней части трубы 8. му 20 выпуска йпя создания потока жид« упор впускной системы изготовлен (или защищен) из матеРиала, Устойчиво- окружающее трубки пр с нс в . К ме

59 го к сильной кислоте, напРимеР тефло-, ого, предпочтительно чтобы в п странна, Предпочтительно вводить сильную кис- стве, окружающем трубки, было предулоту через штуцер 4 в поднимающийся смотрено множество расположенных поток жидкости непосРедственно над тРУб- горизонтально экранов 21, приспособленчатыми элементами теплообменной каме- >> ных для того, чтобы направлять поток ры, так как турбулентное .течение, воз- жидкого теплоносителя в горизонтальном никающее на выходе жидкости из трубча- направлении для создания максимальной тых элементов в реакционную кристалли- эффективности теплообмена. Поток жидкочерез штуцер 5 впускной системы 24 и заставляют циркулировать вверх через попадает во внутреннюю часть 22, через штуцер 4 впускной системы подают 50%ный водный раствор серной киспотъ, который неремешивается с поднимающимся

1 раствором, Йавпение в системе поддерживают около 200 мм рт ст. Пар пропускают через теплообменник 11, через сй78 С. Скорость ввода реагентов поддерживают такой, чтобы объем реакционной смеси находипся на постоянном уровне, целительного элемента 10, по мере того, как выкипает избыток воды добавляемой с питаюшим раствором, выходя в виде пара через штуцер 7 системы выпуска вместе с двуокисью хлора и хпором, образовавшимися в реакционной смеси. С помощью насоса 13 реакционная смесь циркупирует через камеры реакционного испарителя таким образом, как изображено на чертеже. По мере протекания реакции двуокись хлора и хлор образуются и отводятся вместе с водяным паром. Безводный сульфат натрия кристаппизуют иэ раствора и отводят из реакционной смеси через штуцер 6 системы выпуска нагнетатепьной камеры 12.

Хотя предпочтительным способом, циркупяции реакционной смеси, необходимым для достижения максимапьной эффективности перемешивания и протекания через гранину раздепа межфаэной поверхности жидкость — пар, является циркуляция в направлении, укаэанном стрелками на чертеже, направпение потока может быть of ратным. мешенный в ней, и штуцеры ввода и вывода реагентов, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с цепью интенсификации процесса за счет пиркупяции и нагрева реаген»

5 973002 6 го теппоносителя регулируют таким обра- Раствор работает следующим образом. зом, чтобы обеспечить нужную температу» Водный раствор хпората натрия (3,2М) ру реакции. Для доведения реакционной хлорида натрия (3,36 М) подают в высмеси до нужной температуры степень раз- пускную часть нагнетательной камеры 12 режения в испарительной камере изменяют до тех пор, пока реакционный раствор не достигнет точки кипения при нужной внутреннюю часть 21 трубчатых эпементемпературе, а скорость подачи тепла в тов теппообменника 11. Koraa раствор камеру теппообмена устанавливают такой

) чтобы поднять температуру реакции до 19 точки кипения и обеспечить испарение воды со скоростью, достаточной для поддержания практически постоянного объема жидкости.

Испарение воды с указанной скоростью вызывает,образование в реакционном и растворе кристаллического продукта в ре- стему 1 9 впуска и систему 20 выпуска акционной кристаллиэованной испаритепь- со скоростью и при температуре, постаной-сепарационной части 1. Скорость по- точных для поддержания циркупяции реакдачи энергии в систему из всех источни- ционной смеси при температуре около ков после того, как были достигнуты ста-2ф ционарные усповия, такова, чтобы вся вода, добавляемая в систему и образующаяся в процессе протекающих в этой систе выше верхней части трубы 8 и распреме реакций, эа исключением кристаллизованной воды во всех кристаллических 25 солях щелочного металла и воды из водной взвеси, отводимой иэ системы, испарялась из реакционной смеси в реакционной кристаллиэационной испарительной камере и отводилась из системы в вищ де водяного пара. Скорость подачи энергии связана с выбранной температурой, соответствующим вакуумом, скоростью, с которой воду добавляют в систему после установления стационарных условий, и скоростью, с которой воду удаляют в виде кристаппиэационной воды и водной взвеси.

Температура реакционной смеси может заметно меняться в зависимости от жела- и емой скорости „испарения и рабочего давпения.

Полиэфирные смолы указанного выше типа удовлетворяют требованиям температурной устойчивости, устойчивости к механическим нагрузкам и устойчивости к коррозии, Однако такие материалы подвергаются коррозии при контакте с кр .сталлами соли щелочного металла. Поэтому предпочтительно конструировать еди- + o p M у п а и з о б р е т е н и

56 ный кристалпизатор-реактор-йспаритепь с принудительной циркуляцией иэ соче- Реактор дпя получения двуокиси хпо,тания материапов, где та часть испарите- ра, содержащий вертикальный ципиндрипя, которая находится в контакте с жид- ческий корпус с расширенной верхней секой реакционной смесью, изготавливает- парационной частью, каппеотбойник, раз55 ся из титана, а та часть испарителя, ко» торая находится в контакте с парами вышеуказанной жидкости, изготавливается из подходящей попиэфирной смолы, 7 973002 8 тов, он снабжен трубой с выкодным ворон- пусе под нижним торцом трубы, нагнетакообраэным торцом, установленной коак- тельной камерой, размещенной в нижней сиально внутри сепарационной части корпу- части корпуса под теплообменником, и лоса под каплеотбойником и соединенной с пастным насосом, закрепленным в боковой штуцером ввода реагентов, распредели- 5 стенке нагнетательной камеры. тельным элементом, выполненным в виде Источники информации, воронки и расположенным по оси корпуса принятые во внимание при экспертизе

s воронкообразном торце трубы, трубча- 1. Патент США Ж 3933987, тым теплообменником, раэмешенным в кор- кл. 423-478, 1976.

ВНИИПИ Заказ 8539/50 Тираж 583 Подписное

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4