Реактор синтеза карбамида

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Открытое акционерное общество Гродно Азот(72) Авторы Колесниченко Иван Григорьевич Агеев Вячеслав Васильевич Лакомкин Александр Андреевич Короткий Иван Павлович Юркевич Александр Андреевич Курайшевич Александр Васильевич(73) Патентообладатель Открытое акционерное общество Гродно Азот(57) Реактор синтеза карбамида, содержащий вертикальный корпус, штуцеры ввода и вывода реагентов, снабженные по периферии отбортовкой горизонтальные перегородки,перфорированные отверстиями двух различных диаметров, причем в отверстиях большего диаметра закреплены патрубки, верхние концы которых расположены над перегородкой, а нижние концы - под перегородкой, отличающийся тем, что нижние концы патрубков выполнены в виде обтекателей, а боковая поверхность нижних концов патрубков выполнена перфорированной.(56)1632 1, 1955.1088779 , 1984.1584369, 1981.2114691 1, 1998.2136361 1, 1999.95/31278. Изобретение относится к аппаратам для проведения реакционных процессов в системе жидкость-газ и может применяться в химической промышленности при синтезе карбамида из диоксида углерода и аммиака. Известен реактор синтеза карбамида, содержащий вертикальный корпус, штуцеры ввода и вывода реагентов, снабженные по периферии отбортовкой горизонтальные перегородки, перфорированные отверстиями двух различных диаметров, причем в отверстиях большего диаметра закреплены патрубки, верхние концы которых расположены над перегородкой, а нижние концы - под перегородкой 1. Недостатком известного устройства является снижение технологической эффективности из-за попадания газовой фазы в патрубки для прохода жидкости. С увеличением времени эксплуатации устройства процесс снижения эффективности усиливается. Это обусловлено тем, что обтекатель устанавливается с зазором относительно нижнего конца патрубка и крепится к нему пластинами или прутками методом сварки. Так как реакционная среда является весьма коррозионноактивной, то со временем работы устройства сварное соединение разрушается, патрубок остается без обтекателя и газовая фаза беспрепятственно проникает в патрубок, вызывая снижение эффективности сепарации фаз. Это вызывает снижение степени конверсии карбамида, что и обусловливает снижение технологической эффективности реактора синтеза. Задача, на решение которой направлено изобретение стабилизация технологической эффективности реактора синтеза. Технический результат, достигаемый с использованием изобретения исключено снижение технологической эффективности, определяемой по величине показателя - степень конверсии, от длительности эксплуатации реактора синтеза. Сущность изобретения заключается в том, что в известном реакторе синтеза карбамида, содержащем вертикальный корпус, штуцеры ввода и вывода реагентов, снабженные по периферии отбортовкой горизонтальные перегородки, перфорированные отверстиями двух различных диаметров, причем в отверстиях большего диаметра закреплены патрубки,верхние концы которых расположены над перегородкой, а нижние концы - под перегородкой, согласно изобретению, нижние концы патрубков выполнены в виде обтекателей, а боковая поверхность нижних концов патрубков выполнена перфорированной. Существенность отличий изобретения заключается в том, что функцию обтекателя выполняет сам патрубок, т.е. у патрубка появляется новое ранее отсутствовавшее свойство - сепаратора фаз. Это является принципиально новым свойством устройства, т.к. обтекатель как элемент исключен из устройства, а его функция выполняется. Такое решение исключает попадание в патрубки газовой фазы независимо от длительности работы устройства, что и предотвращает снижение технологической эффективности работы реактора синтеза. Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 показан общий вид реактора синтеза карбамида, фронтальный разрез на фиг. 2 - размещение патрубка на перегородке. Реактор синтеза карбамида содержит корпус 1, штуцер 2 для ввода реагентов (диоксида углерода и аммиака), снабженный на выходе смесителем 3, штуцер 4 вывода продуктов реакции. Внутри корпуса размещены поярусно горизонтальные перегородки 5, перфорированные отверстиями большего 6 и меньшего 7 диаметров. В отверстиях 6 установлены 2 6340 1 патрубки 8. Нижний конец патрубков 8 выполнен в виде обтекателя 9. Одним из вариантов такого выполнения может быть завальцовка нижнего конца патрубка 8. На боковой поверхности патрубка 8 в зоне под перегородкой 5 выполнена перфорация 10 в виде отверстий или прорезей. На верхнем конце патрубков 8 размещены рассекатели жидкости 11. Поверхность рассекателей 11 перфорирована отверстиями 12. По периметру перегородки 5 снизу размещена отбортовка 13. Реактор синтеза карбамида работает следующим образом. Исходные реагенты в виде двухфазной смеси, состоящей в жидкой фазе из аммиака,раствора углеаммонийных солей и карбамата аммония, а в газовой фазе - из диоксида углерода, поступают в реактор через штуцер 2 и выходят в объем реактора через смеситель 3. При этом происходит диспергирование газовой фазы на пузырьки и их всплытие, что сопровождается реакционным процессом образования карбамата аммония с его последующей дегидратацией - образованием карбамида. Восходящий газожидкостный поток обтекает патрубки 8, благодаря обтекателю 9, и натекает на горизонтальную перегородку 5, где происходит сепарация (разделение) газовой и жидкой фаз. Непосредственно под перегородкой 5 в зоне отбортовки 13 образуется стационарная газовая подушка с подвижной поверхностью раздела фаз, из которой газ барботирует через отверстия 7. Жидкая фаза под перегородкой 5 поступает внутрь патрубка 8 через перфорацию 10, размещенную за пределами зоны газовой подушки, и выходит из патрубков 8 через рассекатели 11 в виде системы струй. Продукты реакции (карбамид, карбамат аммония и вода), а также непрореагировавшие вещества (аммиак, диоксид углерода) выводятся из реактора через штуцер 4 и направляются на следующую технологическую стадию. Благодаря тому, что нижний конец патрубка 8 выполнен в виде обтекателя 9, на перегородке 5 обеспечивается эффективная сепарация фаз и предотвращается попадание газовой фазы внутрь патрубка 8 независимо от длительности эксплуатации устройства, что стабилизирует технологическую эффективность работы реактора синтеза карбамида. Источники информации 1.1632 С 1,1995. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3