Шнековый реактор-смеситель

(19) И В 01 22 В 01 У 7/О ПИСАНИ РЕТЕНИЯ ЛЬСТВ расположени реакции, устлоты в зонуьной реакции,фтористогольцо, размегрузки, смешереакции, ом, что, са продуктовотерь фторину загрузкикой втулкой ьно снар возможнос ужитьюьень него, приека закрепл поп. 1, тем, что вофтористогое кольцевой асиальноузки про укСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ АВТОРСКОМУ СВИД(56) 1. Патент США У 2932557, кл. 23-153, опублик. 12.04.60.2. Патент Швейцарии Ф 492642, кл. В 01 Р 7/06, опублик. 30.06.7 ОС (54)(57) 1. ШНЕКОВЫЙ РЕАКТОР-СИЕСИ-, ТЕЛЬ для получения фтористого водо . рода из плавикового шпата и серной кислоты, содержащий горизонтальный цилиндрический корпус, разделенный на зоны загрузки плавикового шпата, смешения и предварительной реакции, основной реакции и выгрузки продуктов, вал, установленный внутри корпуса по его оси с возможностью вращательного и возвратно-поступательного осевого перемещения, закрепленный на валу шнек со сплошными витками, расположенными в зоце загрузки,и прерывистыми виткамиными в зонах смешенияройство для подачи кисмешения и предварителустройство для отбораводорода, подпорное кщенное между зонами зния и предварительнойл и ч а ю щ и й с я тцелью увеличения выходреакции и исКлючениятого водорода через зон снабжен цилиндричеустановленной коаксиалвала в зоне загрузкивращения относительноэтом сплошнйе витки шнна втулке.2. Реактор-смеситело т л и ч а ю щ и й сустройство для отборадорода выполнено в видкамеры, размещенной кружи зоны реакции и втов.Изобретение относится к химическому машиностроению, в частности к устройствам для смешивания реагентов ,и проведения химической реакции меж- . ду плавиковым шпатом и серной кисло. той в производстве фтористого водорода.Известен аппарат для смешивания и введения в печь реагентов для полу чения фтористого водорода, имеющий 1 О цилиндрический кожух и транспортирующий шнек с приводнь 1 м механизмом, сообщающим шнеку вращательное и возвратно-поступательное движение Я ,В известном аппарате происходит 15 только смешивание реагентов и предварительная реакция, а основная реакция происходит в печи, Это приводит к удорожанию печи и быстрому выходу ее из строя. 20Наиболее близким к предлагаемому является реактор-смеситель для произ водства фторнстого водорода из плавикового шпата и серной кислоты, выполненный в виде горизонтального ци линдрического корпуса, внутри которого установлен шнековый вал, имеющий вращательное и возвратно-поступательное движение, включающий зоны загрузки плавикового шпата, смешения и предварительной реакции, основной реакции и выгрузки продуктов, устройство для подачи кислоты в зону сме,шения и предварительной реакции, устройство для отбора фтористого водоро. да, подпорное кольцо, расположенное между зоной загрузки и зоной смешения и предварительной реакции, причем шнековый вал в зоне загрузки имеет сплошные витки, а в зонах сме-шения и реакции - прерывистые .витки, с которыми взаимодействуют стержни, установленные неподвижно внутри корпуса 12 .Недостатком известного реактора смесителя является то, что цилиндрический корпус в зоне смешения и пред варительной реакции имеет такой же диаметр, как и в зоне загрузки. Вместе с тем при подаче горячей серной 50 кислоты происходит быстрая. реакция с выделением фтористого водорода, который вспенивает смешиваемую массу.Ограниченный объем зоны смешивания и предварительной реакции сдерживает развитие этого процесса, в результате чего большая часть плавико" ного шпата и серной кислоты поступа" ет в зону основной реакции не прореггировавшей. Это снижает выход фтористого водорода н приводит к увеличению длины зоны основной реакции.Одновременно с этим увеличивающеесядавление в зоне смешения и предварительной реакции приводит к выходуфтористого водорода в зону загрузкичерез пробку плавикового шпата, созданную благодаря наличию подпорного кольца.Шнековый вал кроме вращательногоимеет возвратно-поступательное движение, в результате чего при обратном ходе шнекового вала разрушаетсяпробка плавикового шпата, созданнаяв области подпорного кольца.,Это приводит к потерям фтористого водорода,выходящего через зону загрузки, атакже к быстрому коррозионному разрушению соседнего с реактором оборудования, к вредному воздействию наобслуживающий персонал.Расположение устройства Для отбора фтористого водорода в известном реакторе-смесителе в самом начале зоны основной реакции приводит кпотере тепла и уносу непрореагировавших частиц плавикового шпата. Этоотрицательно сказывается на экономичности проводимого в реакторе-смесителе процесса,Цель изобретения - увеличение выхода продуктов реакции и исключение потерь фтористого водорода через зону загрузки.Укаэанная цель достигается тем, что шнековый реактор-смеситель для получения фтористого водорода из плавикового шпата и серной кислоты, содержащий горизонтальный цилиндрический корпус, разделенный на зоны загрузки плавикового шпата, смешения и предварительной реакции, основной реакции и выгрузки продуктов, вал, установленный внутри корпуса по его оси с возможностью вращательного и возвратно-поступательного осевого перемещения, закрепленный на валу шнек со сплошными витками, расположенными в зоне загрузки, и прерывистыми витками, расположенными в зонах смешения и реакции, устройство для подачи кислоты в зону смешения и предварительной реакции, устройство для отбора .фтористого водорода, подпорное кольцо, размещенное между зонами загрузки, смешения и предвари480 4Шнековый вал 2 имеет сплошныевитки 8 в зоне 3 и прерывистые витки 9 в зонах 4 и 5. Прерывистые витки 9 взаимодействуют со стержнями 10,установленными неподвижно на внутренней стенке цилиндрического корпуса 1 в зонах 4 и 5. В зоне 3 (фиг.2)имеется патрубок 11 для подачи плавикового шпата, Сплошные шнековые :витки 8 в зоне 3 загрузки плавикового шпата расположены на втул- , ке 12, которая имеет возможность враз 1082тельной реакции, снабжен цилиндрической втулкой, установленной коаксиально снаружи вала в зоне загрузки свозможностью вращения относительно, него, при этом сплошные витки шнеказакреплены на втулке,Устройство для отбора фтористоговодорода выполнено в виде кольцевойкамеры, размещенной коаксиально снаружи зоны реакции и выгрузки продук-. Отов.Благодаря расположению шнековых .витков зоны загрузки на втулке, которая имеет возможность только вращательного движения, исключается механическое разрушение пробки плавикового шпата, образованной подпорнымкольцом, обеспечивается более равномерная (непрерывная) подача плавикового шпата в реактор, что способст Овует оптимальному проведению реакциии увеличению выхода продуктов реакции.Выполнение устройства для отборафторцстого водорода в ниде кольцевой 25камеры, охватывающей зону основнойреакции и выгрузки продукта, обеспечивает обогревание .зоны основной реакции горячими газами, выходящими извращающейся печи, которая установле- ЗОна в технологической линии производства фтористого водорода после реактора-смесителя.Поскольку реакция между плавнковым шпатом и серной кислотой эндотер 35мическая, это нагревание способствует более полному реагированию компонентов и увеличению выхода продуктов реакции.На фиг. 1 изображен предлагаемы, 4 Ореактор-смеситель в.предельном разрыве, общий вид; на фиг. 2 - зоназагрузки плавикового шпата; нафиг. 3 " зона смешения и предварительной реакции, а также эона основ45ной реакции и выгрузки продуктов.Шнековый реактор-смеситель содержит цилиндрический корпус 1, внутрикоторого установлен шнековый вал 2.Корпус 1 включает в себя зону 3 50загрузки плавикового шпата, зону 4смешения и предварительной реакции,зону 5 основной реакции и выгрузкипродуктов,Шнековый вал 2 установлен в подшипниках 6 и 7 и имеет вращательноеи возвратно-поступательное движение(фиг, 1, стрелки А и Б). щательного движения относительно шнекового вала 2 от привода 13, независимого от основного привода (не показан), сообщающего шнековому валу 2 сложное движение (вращательное и воз- . ,вратно-поступательное). Для этого втулка 12 установлена на подшипниках 14 качения в корпусе привода 13, между втулкой 12 и валом 2 имеется зазор, который на конце втулки 12 уплотняется с помощью сальника 15,В конце зоны 3 .загрузки плавикового шпата установлено подпорное кольцо 16, которое служит для создания пробки 17 из плавикового шпата, предотвращающей, выход фтористого водорода из зоны смешения и реакции в зону загрузки. Подпорное кольцо 16 имеет коническую, сужающуюся по ходу плавикового шпата поверхность 18 и цилиндрическую поверхность 19, диаметр которой меньше внутреннего диаметра цилиндрического корпуса в зоне загрузки. Цилиндрический корпус реактора- смесителя в зоне 4 смешения и предварительной реакции (фиг.3) имеет расширение по отношению к зоне 3 загрузки до диаметра площади поперечного сечения цилиндрического корпуса 1 в зоне 4, в 2-2,3 раза большей площади поперечного сечения цилиндрического корпуса 1 в зоне 3В зоне 4 смешения и предварительной реакции расположено устройство для подачи кислоты (показано в виде штуцеров 20) и смотровое окно 21. В конце зоны 4 смешения и предварительной реакции имеется промежуточная опора:для шнекового вала 2.Промежуточная опора включает в себя втулку 22 из износостойкого материала и прерывистые лопасти 23, уста: новленные на шнековом вапу 2 равномерно по бкружности.Прерывистые витки 9 шнекового вала 2 могут быть установлены на съемных втулках 24 для возможности ихзамены при ремонте.Неподвижные стержни 10 выполненыв виде лопаток и установлены в стенке цилиндрического корпуса 1 с возможностью поворота относительно ихпродольных осей для регулирования1 Озазора между поверхностями прерывистых витков 9 и стержней 10.В зоне 5 основной реакции и выгрузки продуктов прерывистые витки 9шнекового вала 2 и неподвижные стержни 10 выполнены и установлены так же, как и в зоне 4 смешения и предварительной реакции. Отверстия 25 и 26 для выхода продуктов реакции расположены в конце зоны 5. Большая часть зоны 5 основной реакции и выгрузки продуктов расположена внутри вращающейся печи, предусмотренной в технологической линии оборудования для производства фтористого водорода (стенка печи условно обозначена штрих-пунктирными линиями).Устройство для отбора фтористого водорода выполнено в виде кольцевой камеры 27, которая охватывает зону 530 основной реакции и выгрузки продуктов. Камера 27 ограничивается фланцем 28 и имеет патрубок 29 для отвода фтористого водорода.Реактор-смеситель работает следующим образом.Через патрубок 11 в зону 3 загрузки подается измельченный плавиковый шпат, который сплошными шнековыми витками 8 перемещается к подпорномую Щ кольцу 16. Проходя по коническои поверхности 18 подпорного кольца 16, плавиковый шпат уплотняется и образует пробку 17 в зоне цилиндрической поверхности 19 подпорного кольца 16. Пробка 17 из плавикового шпата пред 45 отвращает выход газов из зон 4 и 5 реакции в зону 3 загрузки.Изменение дозирования плавикового шпата производится изменением частоты вращения привода 13 и втулки 12, на которой установлены сплошные шнековые витки 8.При непрерывном вращении втулки 12 плавиковый шпат продавливается в зону 4 смешения и предварительной реакции, где он рассыпается и орошается горячей серной кислотой, которая подается по штуцерам 20. При вращении и возвратно-поступательном движении шнекового вала 2 производится тщательное перемешивание плавикового шпата н серной кислоты и транспортирование смеси вдоль корпуса В процессе согласованного вращательного и возвратно-поступательного движения шнекового вала 2 прерывистые витки 9 проходят мимо неподвижных стержней 10 благодаря наличию разрывов между отдельными частями витков 9 Для обеспечения оптимального зазора между витками 9 и стержнями 10 последние могут быть повернуты вокруг их продольных осей.Дозированием плавикового шпата и серной кислоты, а также установлением оптимального зазора между витками 9 и стержнями 10 добиваются наибольшей полноты химической реакции в зонах 4 и 5,Продукты реакции выходят через отверстия 25 и 26, при этом твердая фаза идет надальнейшую прокалку во вращающуюся печь, а фтористый водород проходит в камеру 27 и отводит- ся через патрубок 29. Зона 5 основной реакции и выгрузки обогревается горячими газами, выходящими из вращающейся печи. Расположение сплошных шнековыхвитков в зоне загрузки на специальной втулке, имеющей возможность вращательного движения, независимогоот сложного движения шнекового вала,позволяет исключить разрушение пробки из плавикового шпата в зоне подпорного кольца и тем самым исключитьвыход газообразного фтористого водорода через зону загрузки в атмосферу. Этому также способствует расширение цилиндрического корпуса в зонах смешения и реакции вследствиепонижения давления в зоне предварительной реакции,Предлагаемый реактор-смеситель позволяет повысить полноту химической реакции, увеличить таким образом выход продуктов реакции, снизить расход серной кислоты, снизить влажность получаемого гипса. Кроме того, исключаются потери фтористого водорода за счет исключения выхода его через зону загрузки в атмосферу.Укаэанные технические преимущества позволяют повысить производитель1082480 ность вращающейся печи, установленной непосредственно за реакторомсмесителем и срок ее . службы. 8При использовании изобретения улучшатся условия труда обслуживающего персонала, уменьшится коррозия оборудования из углеродистой стали.-35, Раушская Тир Госуд подел осква, Подписноеитета СССРи открытийнаб д.4/5