Реактор для получения двуокиси хлора

ОП ИСАНИЕИЗОЗРЕТЕН ИЯК ПАТЕНТУ Союз СееетскмкСфцмалмстмческикРеспублик93002(32) 3 (33) С 2.7 удврстееаев квмктвт СССР авлам кзвбрвтвкк и вткрвтийпублнковано 07, 11.82. Бюллетень М 41 УДК 66.023 (088.8) Дата опуб 7,11,8 ковання опнсани Иностранцы(США) 2) Авторы изобретен Вилл нос тран капз,энд я фирмаПластикс Корпорейшн(СШ 4) РЕАКТОР ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ДВУОКИСИ ХЛОР Изобретение относится к конструкциям химических реакторов и может быть спользовано для получения двуокиси хлоИзвестен реактор для получения двуокиси хлора, содержаший вертикальныйцилиндрический корпус с расширенной верхней сепарационной частью, каплеотбойник,размешенный в ней, и штуцеры ввода ивывода реагентов 1 ,Недостатком известного реактора является низкая эффективность процессов,вызванная отсутствием циркуляции и на-грева реагентов.Бель изобретения - интенсификацияпроцесса за счет циркуляции и нагревареагентов.Поставления цель достигается тем,что реактор дпя получения двуокиси хлора, содержаший вертикальный цилиндричес- Окий корпус с расширенной верхней сепарационной частью, каплеотбойник, размещенный в ней, и штуцеры ввода и вывода реагентов, снабжен трубой с выходнымворонкообразным 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, размещенным 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 цилиндричес, кий 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 4 ввода реагентов, распределительный элемент 10,выполненный в виде3 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, квкв часный в корпусе под нижним торцом трубы ти 2 происходит реакция с выделением 8, нагнетатедьную камеру 12, размещен- двуокиси хлора и хлора, образуется соль ную в нижней части корпуса под тепдооб- 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 черезНасос 13 направляет поток жидкос- й 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 кристаллнзационную ис- Насос 13 может быть механического парительно-сепарвционную часть 2 в кото" типа, например роторным или пропеллеррой труба 3 и распределительный элемент ным,В другом варианте в качестве нагне служат ддя того, чтобы направить по- татедьного 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 д нагнетательным устройством, выделяются двуокись хлора и хлор в про- И предпочтительном варианте каплестранство 15 разделения пар - жидкость. отбойник 3 располагают в разделитель- Предпочтительно верхняя часть 9 трубы ном пространстве 15 пар - жидкость в , 8 имеет форму воронки, расширяющейся верхней части 2, чтобы отделить из пакверху, а распределительный эдемент 10ра, 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 мочески 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 вы- Желательно, чтобы реакционная крис- пуска из разделительного пространства тадйизационная испарительная камера бы 15 пар - жидкость. Жидкая реакционная ла снабжена противовэрывным клапаном смесь течет от поверхности Рвэдеда пар для предотвращения аварийного выброжидкость через верхнюю часть трубы 8 са газов в случае неожиданного повышен далее вниз через внешнюю цнлиндричесния давления.кую секцию 16 внешнюю часть 17 труб отя реакции в предложенном усрой чатых 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 предпочтиРаствр хдората щедочного металла тельно - при давлении в интервале от46подают в нагнетательнУю камеРУ 12 че до500 м рт,ст. Устройствореэ входной штуцер 5 и насосом 13 эа- ддя создания вакуума (не показано) моставляют циркулировать и перемешивать- жет быть любым обычным устройством, ся описанным выше способом, Сильнуюнапример механическим вакуумным насосомФисдоту подают в поднимающийся поток воэдухоструйжм насосом, паровым сифожидкости через штуцер 4 так, чтобы ос 45новное перемешивание и взаимодействие Теплообменник 11 включает системупроисходило во время циркуляции реакци впуска жидкого теплоносителя и систеонной смеси, к верхней части трубы 8. му 20 выпуска дпя создания потока жидШтуцер 4 впускной системы изготовлен кого теплоносителя, например пара, через(или защищен) из материала, устойчиво- окружающее трубки пространство. КромеЯго к сильной кислоте, например тефло-, того, предпочтительно, чтобы в пространна, Предпочтительно вводить сидьную кис- стве, окружающем трубки, было предудоту через штуцер 4 в поднимающийся смотрено множество расположенных поток жидкости непосредственно над труб- горизонтально экранов 21, приспособленчатыми элементами теплообменной каме- Ы ных для того, чтобы направлять поток ры, так как турбудентное .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 24и заставляют циркулировать вверх через попадает во внутреннюю часть 22, через штуцер 4 впускной системы подают 50%ный водный раствор серной кислоь, который перемешивается с поднимающимся1раствором. Йавление в системе поддерживают около 200 мм рт ст. Пар пропускают через теплообменник 11, через сй 78 С, Скорость ввода реагентов поддерживают такой, чтобы объем реакционнойсмеси находился на постоянном уровне,делительного элемента 10, по мере того, как выкипает избыток воды добавляемой с питающим раствором, выходя в виде пара через штуцер 7 системы выпуска вместе с двуокисью хлора и хлором образовавшимися в реакционной смеси, С помощью насоса 13 реакционная смесь циркулирует 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 кристаллизуют иэ раствора и отводят из реакционной смеси через штуцер 6 системы выпуска нагнетатедьной камеры 12.Хотя предпочтительным способом, циркудяции реакционной смеси, необходимым ддя достижения максимальной эффективности перемешивания и протекания через границу раздела межфаэной поверхности жидкость - пар, является циркуляция в направлении, укаэанном стрелками на чертеже, направление потока может быть оГ ратным. мещенный в ней, и штуцеры ввода и вывода реагентов, о т д и ч а ю ш и й с ятем, что, с целью интенсификации процесса за счет пиркуляции и нагрева реаген 5 973002 6го теплоносителя регулируют таким обра- Раствор работает следующим образом.зом, чтобы обеспечить нужную температу Водный раствор хлората натрия (3,2 М)ру реакции. Для доведения реакционной хлорида натрия (3,36 М) подают в высмеси до нужной температуры степень раз- пускную часть нагнетательной камеры 12режения в испарительной камере изменяют до тех пор, пока реакционный растворне достигнет точки кипения при нужной внутреннюю часть 21 трубчатых эдементемпературе, а скорость подачи тепла в тов теплообменника 11. Когда растворкамеру тепдообмена устанавливают такой)чтобы поднять температуру реакции до 19точки кипения и обеспечить испарение водысо скоростью, достаточной для поддержанияпрактически постоянного объема жидкости.Испарение воды с указанной скоростьювызывает ,образование в реакционном ирастворе кристаллического продукта в ре- стему 1 9 впуска и систему 20 выпускаакционной кристаллиэованной испаритедь- со скоростью и при температуре, достаной-сепарационной части 1, Скорость по- точных для поддержания циркуляции реакдачи энергии в систему из всех источни- ционной смеси при температуре околоков после того, как были достигнуты стаФционарные усдовия 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 25солях щелочного металла и воды из водной взвеси, отводимой иэ системы, испарялась из реакционной смеси в реакционной кристаллиэационной испарительной камере и отводилась из системы в ви 5де 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 ввиде кристадлиэационной воды и воднойвзвеси,IТемпература реакционной смеси можетзаметно меняться в зависимости от жела-,емой скорости испарения и рабочего давления,Полиэфирные смолы указанного вышетипа удовлетворяют требованиям температурной устойчивости устойчивости к механическим нагрузкам и устойчивости ккоррозии, Однако такие материалы подвергаются коррозии при контакте с кр.сталлами соли щелочного металла, Поэтому предпочтительно конструировать еди- ф о р м у л а и 3 о б р е т е н и56ный кристаллизатор-реактор-йспарительс принудительной циркуляцией иэ соче- Реактор дпя получения двуокиси хло,тания материалов, где та часть испарите- ра, содержащий вертикальный цилиндриля, которая находится в контакте с жид- ческий корпус с расширенной верхней секой реакционной смесью, изготавливает- парационной частью, капдеотбойник, раз 55ся из титана, а та часть испарителя, которая находится в контакте с парами вышеуказанной жидкости, изготавливаетсяиз подходящей полиэфирной смолы,Тираж 58 Подписное акаэ 8539 ВНИ город, ул. Проектная, 4 иал ППП Патент",7 973002 8тов, он снабжен трубой с выкодным ворон- пусе под нижним торцом трубы, нагнетакообраэным торцом, установленной коак- тельной камерой, размещенной в нижнейсиально внутри сепарационной части корпу- части корпуса под теплообменником, и лоса под каплеотбойником и соединенной с пастным насосом, закрепленным в боковойштуцером ввода реагентов, распредели- Э стенке нагнетательной камеры.тельным элементом, выпопненным в виде Источники информации,воронки и расположенным по оси корпуса принятые во внимание при экспертизев воронкообразном торце трубы, трубча-1, Патент США Ж 3933987,тым теплообменником, раэмешенным в кор- кл. 423-478, 197 В,