Реактор для химических процессов

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ п 931220 Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(22) Заявлено 17. 0179 (21) 2713976/23-26с присоелинением заявки РЙ -до делам изобретений и открытий(54) РЕАКТОР ДЛЯ ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ Изобретение относится к химичес- кой технологии и может найти применение 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 невыщелоценного материала, позволяет вести процесс в интенсивном режиме, используя высокие давления и температу 15 ры 11 .Однако значительный механический износ мешалок и корпуса реактора, необходимость создания уплотнитель 20 ных систем представляют известные трудности при работе с высоким давлением. Кроме того, при использовании в гидрометаллургических процессах взрывоопасных реагентов наличие трущихся металлических поверхностей ус.ложняет изготовление и эксплуатациюуказанных 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 само.3; 93122испаритель, что обеспечивает ее охлаждение и сброс давления 2 1.Недостатком вертикальных реакторов, в которых перемешивание осуществляется паром или газом, являетсянизкая аэрация из-за медленного пере.мешивания компонентов, неравномерноераспределение реагентов по всему обь"ему реактора, их неполное использование, проскок непрореагировавшего щматериала, что в свою очередь вызы"вает необходимость установки нескольких реакторов, соединенных последовательно, а также быстрое разрушениефутеровки за счет ее взаимодействияс реакционной средой, в результатечего происходят частые остановки, Вышеупомянутые недостатки приводят. кзначительному снижению производитель.ности и надежности работы вертикальных реакторов,Наиболее близким к предлагаемомуявляется реактор для химических процессов, внутри корпуса которого с зазором помещена вставная емкость, выполненная из пористого проницаемогоматериала. В пространство между вставной емкостью и корпусом подается гаэ,который проходит сквозь пористыестенки вставной емкости и, барботируяреакционную жидкость, создает газовую подушку около стенок. Эта подушка изолирует реакционную жидкость отконтакта со стенками реактора. Конструктивно стенки и днище вставной емззкости могут быть выполнены из любоголистового пористого материала, например, иэ пористого никеля. Для реакторов большой высоты пространство между емкостью и корпусом разделено го 4 Оризонтальными перегородками 3 ,Недостатком известного устройстваявляется ненапежность работы реактора при больших давлениях, из-за малоймеханической прочности с 1 енок став 45ной емкости. Для промышленных реакто"ров больших диаметров, работающихпри повышенных давлениях, при которыхведется большинство гидрометаллургических процессов, ненадежность вставной емкости иэ пористого материаларезко увеличивается, а ее изготовление связано с большими трудностями.В частности, изготовление вставнойемкости большого диаметра практичес 1ки невозможно без применения сварки.Наличие же сварных соединений из пористого листового материала, отличающихся низкой ударной прочностью,О 4,делает всю конструкцию ненадежной вработе.Опасность разрушения такой емкости особенно велика в период пускареактора в работу или при его остановке, когда неизбежно возникает перепад давлений между реакционным объемом и полостью, в которую подаетсягаз. Указанная конструкция подвержена опасности разрушения в случае воз.можного на практике неожиданного отключения компрессора, подающего газ,или падения давления внутри реактора;так как низкие прочностные свойствалюбого листового пористого материала,из которого сделана вставная емкость,не обеспечивает ее устойчивость придавлениях, превышающих несколькоатмосфер.Таким образом, основным недостатком известного устройства являетсяего ненадежность, что в конечном счете ограничивает его внедрение в промышленность.Цель изобретения - повышение надежности в работе промышленных реакторов при высоких давлениях.Указанная цель достигается тем,что вставная емкость выполнена иэнабора пористых труб, прилегающих квнутренней поверхности корпуса снаб.женных коллектором, размещенным вверхней части труб.На фиг, 1 показан преплагаемыйреактор; на фиг, 2 - разрез А-А нафиг, 1.Реактор состоит из корпуса 1,вставной емкости 2, выполненной изпористых труб, патрубков ввода 3 ивыхода 1 газа, патрубков 5 подачираствора и выхода 6 продуктов реакции,а также единого коллектора 7, связанного через патрубок 3 с линией подачигаза.Реактор работает следующим образом,Исходный раствор подается черезпатрубок 5 и одновременно с заполнением реакционной зоны осуществляетсяподача газа через патрубок 3 и единыйколлектор 7 в полость труб,Газ, проходя через пористые стенкитруб, барботирует сквозь раствор исоздает газовую подушку около стеноккорпуса реактора, которая предохраняет их от контакта с раствором. Раствор после реакции выводится черезпатрубок 6, а непрореагировавшийгаз (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, 1 О вставная емкость может быть. выполнена без дна. Для защиты от коррозии в этом случае гораздо проще изготовить их из коррозионностойкого материала, 35Благодаря большой толщине стенок (около 10 мм) трубы могут соединяться друг с другом и с другими элементами конструкции с помощью реэьбовых соединений без применения сварки.20Подача газа в реактор через пористые трубы не только предохраняет стенки корпуса от коррозии и загрязнения рабочих растворов продуктами коррозиции, от обрастания стенок 25 твердыми отложениями при работе с пульпами, но и позволяет существенно интенсифицировать гидрометаллургические процессы, протекающие с участием газообразных реагентов (кислорода зв 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- в ких давлениях и температурах, в том числе такие процессы, как восстановление водородом из растворов меди и никеля при 140-,170 в С и давлении в реакторе до 30-35 атм или осаждение 20 6сульфидов 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 квнедрению в про- . мышленность.Формула изобретения1. Реактор для химических процессов, содержащий корпус, внутри которого коаксиально размещен стакан,выполненный иэ пористого проницаемого материала, крышку и патрубки для ввода газа,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,сцелью повышения надежности в работереактора при высоких давлениях, стаканвыполнен в виде набора труб, прилегаю"щих к внутренней поверхности корпуса,снабженных коллектором, размещенным вверхней части труб и соединенным с патрубком ввода газа.2. Реактор по и. 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что трубы, образу"ющие днище стакана, снабжены автономными патрубками подвода газа,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе Масленицкий И. Н. и др. Автоклавные процессы в цветной металлургии. М "Металлургия", 1969.2. Борбата В. Ф.Леща Ю. И. Новые процессы в металлургии никеля и кобальта. М фМеталлургияфф 1976, с, 153-154.3. Авторское свидетельство СССР ЭГ 324059, кл. В 01 1 1/00, 1971.