close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY17184

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2013.06.30
(12)
(51) МПК
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
C 01C 1/24
(2006.01)
УСТАНОВКА СИНТЕЗА СУЛЬФАТА АММОНИЯ В ЖИДКОЙ ФАЗЕ
(21) Номер заявки: a 20101218
(22) 2010.08.13
(43) 2012.04.30
(71) Заявитель: Открытое акционерное
общество "Гродно Азот" (BY)
(72) Авторы: Сиротин Андрей Вячеславович; Иванов Геннадий Борисович;
Петров Виктор Евгеньевич; Житкевич Сергей Аркадьевич; Лакомкин
Александр Андреевич; Окушко Сергей Кузьмич; Обухов Виктор Николаевич; Леонов Олег Владимирович;
Куделя Валерий Васильевич (BY)
BY 17184 C1 2013.06.30
BY (11) 17184
(13) C1
(19)
(73) Патентообладатель: Открытое акционерное общество "Гродно Азот" (BY)
(56) Производство капролактама / Под ред.
В.И.Овчинникова и др. - М.: Химия,
1977. - С. 163.
BY 4135 U, 2008.
SU 1180064 A, 1985.
RU 2373148 C2, 2009.
RU 2393993 C2, 2009.
(57)
Установка синтеза сульфата аммония в жидкой фазе, содержащая реактор синтеза с
разделом фаз и с линиями ввода сырья, подключенными к источникам сырья, одним из
которых является водный раствор аммиака, насос, теплообменник для отвода реакционного тепла, соединенные последовательно между собой линией циркуляции реакционной
смеси, сборник, соединенный линией перелива в верхней зоне с реактором синтеза, в
нижней зоне с линией выдачи продукционного раствора, отличающаяся тем, что внутри
реактора синтеза ниже поверхности раздела фаз вдоль его оси установлено смесительноциркуляционное устройство, выполненное в виде трубы Вентури, представляющей собой
тело вращения с последовательно чередующимися по высоте зонами расширения и зоной
сужения, причем в верхнюю зону расширения заглублены линии циркуляции реакционной смеси и ввода сырья.
BY 17184 C1 2013.06.30
Изобретение относится к установкам химической технологии и может применяться
для осуществления утилизационной переработки технологических отходов, например
серной кислоты из нефтеперерабатывающего производства, с получением минерального
удобрения - сульфата аммония в виде раствора.
Прототипом изобретения выбрана установка синтеза сульфата аммония в жидкой фазе, содержащая реактор синтеза с разделом фаз и с линиями ввода сырья, подключенными
к источникам сырья, одним из которых является водный раствор аммиака, насос, теплообменник для отвода реакционного тепла, соединенные последовательно между собой линией циркуляции реакционной смеси, сборник, соединенный линией перелива в верхней
зоне с реактором синтеза, в нижней зоне с линией выдачи продукционного раствора [1].
Основными недостатками известной установки являются низкая производительность
и высокая стоимость продукта. Низкая производительность установки обусловлена недостаточно эффективным смешиванием реагентов (сырья) в реакторе синтеза из-за того, что
он выполнен полым и, следовательно, в нем отсутствуют конструктивные и режимные
(гидродинамические) условия для эффективного контакта (смешивания) реагентов.
Задача, на решение которой направлено изобретение, - повышение производительности установки, увеличение степени конверсии реагентов и снижение стоимости продукта.
Поставленная задача решается в установке синтеза сульфата аммония в жидкой фазе,
содержащей реактор синтеза с разделом фаз и с линиями ввода сырья, подключенными к
источникам сырья, одним из которых является водный раствор аммиака, насос, теплообменник для отвода реакционного тепла, соединенные последовательно между собой линией циркуляции реакционной смеси, сборник, соединенный линией перелива в верхней
зоне с реактором синтеза, в нижней зоне с линией выдачи продукционного раствора, в которой, согласно изобретению, внутри реактора синтеза ниже поверхности раздела фаз
вдоль его оси установлено смесительно-циркуляционное устройство, выполненное в виде
трубы Вентури, представляющей собой тело вращения с последовательно чередующимися
по высоте зонами расширения и зоной сужения, причем в верхнюю зону расширения заглублены линии циркуляции реакционной смеси и ввода сырья.
Существенность отличий изобретения заключается в следующем.
Внутри реактора синтеза ниже поверхности раздела фаз вдоль его оси установлено
смесительно-циркуляционное устройство. Такое решение позволяет увеличить время пребывания реагентов в реакторе синтеза за счет образования внутри него дополнительной
циркуляции реакционной смеси в режиме смешения реагентов, что обеспечивает рациональное использование внутреннего объема реактора, повышает степень конверсии реагентов и увеличивает производительность установки.
Смесительно-циркуляционное устройство выполнено в виде трубы Вентури, представляющей собой тело вращения с последовательно чередующимися по высоте зонами
расширения и зоной сужения. Так как труба Вентури имеет переменное проходное сечение, создающее участки ускорения и торможения реакционной смеси, то в условиях наличия реагентов с существенно различающейся плотностью (водный раствор аммиака и
серная кислота) позволяет существенно повысить интенсивность смешения реагентов, а
также кратность циркуляции реакционной смеси внутри реактора, что повышает производительность установки.
В верхнюю зону расширения трубы Вентури заглублены линии циркуляции реакционной смеси и ввода сырья. Такое решение предотвращает вынос непрореагировавшего
сырья в сборник продукта через переливную трубу за счет эффекта эжекции потоков
входного сырья высокоскоростным потоком реакционной смеси, что повышает производительность установки.
Сущность изобретения поясняется фигурой - схема установки.
Установка синтеза сульфата аммония в жидкой фазе содержит реактор 1 синтеза, выполненный из вертикального цилиндрического корпуса 2, закрытого сверху крышкой 3,
2
BY 17184 C1 2013.06.30
снизу - крышкой 4. В верхнюю крышку 3 врезаны линия 5 циркуляции реакционной смеси
и линии ввода сырья: линия 6 серной кислоты, линия 7 водного раствора аммиака, линия 8
воды. Также может быть врезана линия 9 раствора сульфата аммония с другой технологической стадии, например для осуществления операции пуска установки. Линия 6 подключена к источнику 10 серной кислоты, например, с концентрацией более 93 мас. % из
нефтеперерабатывающего производства в виде технологического отхода. Линия 7 водного
раствора аммиака подключена к источнику 11 водного раствора аммиака концентрацией
20-25 мас. %. Линия 8 воды подключена к источнику 12 обессоленной воды. Линия 9 раствора сульфата аммония подключена к источнику 13 раствора сульфата аммония концентрацией 30-35 мас. %, например, из установки разложения раствора сульфит-бисульфит
аммония производства серной кислоты. К нижней крышке 4 реактора 1 подсоединена линия 5 циркуляции реакционной смеси и подключена к насосу 14, а из него к теплообменнику 15, затем к реактору 1. К боковой поверхности корпуса 2 реактора 1 в верхней части
подсоединена линия перелива 16, выведенная в верхнюю зону сборника 17, из нижней зоны которого выведена линия 18 выдачи продукта на переработку, например для получения кристаллов. Внутри реактора 1 имеется поверхность раздела фаз "жидкость - газ" по
высоте на уровне или выше линии перелива 16 в зависимости от нагрузки установки.
Внутри реактора 1 ниже поверхности раздела фаз вдоль оси установлено смесительноциркуляционное устройство 19. Смесительно-циркуляционное устройство 19 включает
трубу Вентури 20, выполненную в виде тела вращения, образующего по высоте последовательное чередование зон: зона расширения 21, зона сужения 22, зона расширения 23. В
зону расширения 21 заглублены линии 5, 6, 7, 8 и 9. Для отвода реакционного тепла к теплообменнику подведены линии ввода 24 и вывода 25 хладагента в виде, например, воды
оборотной.
Установка синтеза сульфата аммония в жидкой фазе работает следующим образом.
Первоначально по линии 9 от источника 13 происходит заполнение реактора 1 раствором
сульфата аммония до линии перелива 16, через которую происходит слив избыточного
раствора в сборник 17. После заполнения реактора 1 раствором сульфата аммония включается в работу насос 14, организуя циркуляцию раствора из реактора 1 через теплообменник 15 посредством линии 5. После этого в реактор 1 в смесительно-циркуляционное
устройство 19 подается сырье: серная кислота - по линии 7 от источника 11, водный раствор аммиака - по линии 6 от источника 10, вода - по линии 8 от источника 12. За счет высокой скорости циркуляционного потока происходит эжектирование струй потоков сырья,
сопровождаемое дроблением (диспергированием) струй на капли, что существенно увеличивает поверхность сырья, эффективным перемешиванием реагентов с протеканием реакционного процесса синтеза при прохождении трубы Вентури 20. При этом поток из зоны
расширения 21 проходит в зону сужения 22, что вызывает ускорение потока. Так как реагенты в смеси существенно различаются по плотности (плотность водного раствора аммиака почти в два раза ниже плотности серной кислоты), происходит увеличение
относительной скорости реагентов в потоке (диспергированный водный раствор аммиака
движется в два раза быстрее серной кислоты), что снижает сопротивление контакту реагентов и повышает степень конверсии. После прохождения зоны сужения 22 поток поступает в зону расширения 23, где происходит торможение потока. При этом наоборот
реагенты с большей плотностью (серная кислота) опережают реагенты с меньшей плотностью (водный раствор аммиака), что снижает сопротивление контакту реагентов за счет
увеличения их относительной скорости и повышает степень конверсии. После прохождения смесительно-циркуляционного устройства 19 часть потока совершает подъемное
движение в зазоре между корпусом 2 реактора 1 и трубой Вентури 20, образуя внутренний
дополнительный контур циркуляции реакционной смеси в реакторе 1. Наличие дополнительного контура циркуляции повышает время пребывания реакционной смеси в установке, что повышает ее производительность и степень конверсии реагентов. Остальная часть
3
BY 17184 C1 2013.06.30
реакционной смеси после прохождения смесительно-циркуляционного устройства 19 поступает по линии 5 в насос 14, а из него по линии 5 - в теплообменник 15, где происходит
охлаждение реакционной смеси хладагентом, который подается по линии 24 и отводится
по линии 25. Охлажденная реакционная смесь из теплообменника 15 поступает по линии 5
в циркуляционно-смесительное устройство 19, и процесс повторяется. Реакционная смесь
вблизи поверхности раздела фаз в реакторе 1 имеет состав, соответствующий продукту,
который по линии перелива 16 сливается в сборник 17, откуда по линии 18 выдается на
переработку на следующую технологическую стадию, например на получение кристаллов
сульфата аммония.
Использование изобретения при получении раствора сульфата аммония с концентрацией 40 мас. % позволяет повысить производительность установки на 43 %, увеличить
степень конверсии реагентов на 8 % и снизить затраты на выпуск продукции на 27 %.
Источники информации:
1. Производство капролактама / Под ред. В.И.Овчинникова и В.Р.Ручинского. - М.:
Химия, 1977. - С. 163, рис. 54.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
4
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
138 Кб
Теги
by17184, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа