Колонна синтеза карбамида

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Открытое акционерное общество Гродно Азот(72) Авторы Борисов Михаил Константинович Барсань Иван Владимирович Кротов Максим Викторович Плахтинский Андрей Андреевич(73) Патентообладатель Открытое акционерное общество Гродно Азот(57) 1. Колонна синтеза карбамида, содержащая вертикальный корпус с размещенными внутри горизонтальными перфорированными перегородками и сливной трубой, штуцеры ввода, вывода реагентов и вывода продуктов реакции, отличающаяся тем, что верхний конец центральной сливной трубы жестко соединен без зазора с полой вертикальной вставкой, соединенной верхним концом с конусным насадком. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что профили поперечного сечения полой вертикальной вставки и центральной сливной трубы выполнены совпадающими. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что полая вертикальная вставка соединена с конусным насадком без зазора.(56) 1. Справочник азотчика. Т. . - М. Химия, 1969. - С. 230, рис. -80 (аналог). 2. Патент РБ 955, 2003 (прототип). Полезная модель 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. Известна колонна синтеза карбамида, содержащая вертикальный корпус, внутренние перегородки, штуцеры ввода и вывода реагентов 1. К основным недостаткам известного устройства относится недостаточная технологическая эффективность и невысокая производительность. Это обусловлено тем, что внутренние перегородки установлены не по всей высоте колонны, а только в нижней ее части. Такое решение вызывает наличие вертикальной циркуляции газожидкостного потока по высоте колонны, что ограничивает ее производительность. А использование внутренних перегородок вместо контактно-распределительных устройств не обеспечивает высоко развитой поверхности контакта фаз, что ограничивает технологическую эффективность. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является колонна синтеза карбамида, содержащая вертикальный корпус с размещенными внутри горизонтальными перфорированными перегородками и центральной сливной трубой,штуцеры ввода, вывода реагентов и вывода продуктов реакции 2. Основными недостатками известного устройства являются недостаточная технологическая производительность, повышенное потребление сырья и энергии, обусловленные меньшим временем пребывания реагентов в колонне синтеза. Задача, на решение которой направлена полезная модель увеличение времени пребывания реагентов в колонне синтеза карбамида, за счет более полного использования ее внутреннего объема. Поставленная задача решается следующим образом. Колонна синтеза карбамида содержит вертикальный корпус, с размещенными внутри него горизонтальными перфорированными перегородками и сливной трубой, штуцеры ввода, вывода реагентов и вывода продуктов реакции. Согласно полезной модели верхний конец центральной сливной трубы жестко соединен без зазора с полой вертикальной вставкой, соединенной верхним концом с конусным насадком. Профили поперечного сечения полой вертикальной вставки и центральной сливной трубы выполнены совпадающими. Полая вертикальная вставка соединена с конусным насадком без зазора. Существенность отличий предлагаемой полезной модели от прототипа, заключается в том, что на верхнем конце центральной сливной трубы закреплена без зазора полая вертикальная вставка, соединенная верхним концом с конусным насадком. Такое решение обеспечивает увеличение активного рабочего слоя жидкой фазы в колонне (на высоту вставки) без изменения габаритов колонны и, следовательно, имеет место более эффективное использование внутреннего объема колонны для процесса синтеза карбамида. Увеличение высоты слоя жидкой фазы обеспечивает увеличение времени пребывания реагентов в колонне и получение положительного технического результата (повышение производительности, снижение потребления тепла и др.). Так как профиль поперечного сечения вертикальной полой вставки совпадает с профилем поперечного сечения центральной сливной трубы, то такое решение обеспечивает требуемую производительность вывода жидкой фазы из колонны за счет исключения зон локальных сужений сливного потока. За счет того, что полая вертикальная вставка соединена с конусным насадком без зазора, такое решение направляет весь поток продукта в жидкой фазе через конусный наса 2 41512008.02.28 док, обеспечивая более полное использование внутреннего объема колонны и повышение времени пребывания реагентов. Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором показан общий вид колонны синтеза карбамида, фронтальный разрез. Колонна синтеза карбамида содержит вертикальный корпус 1, штуцер 2 для ввода реагентов (диоксида углерода и аммиака), штуцер 3 для вывода реагентов, не вступивших в реакцию, штуцер 4 для вывода продуктов реакции, соединенный с центральной сливной трубой 5. Верхний конец центральной сливной трубы соединен без зазора с полой вертикальной вставкой 6. Профили поперечного сечения полой вертикальной вставки и центральной сливной трубы выполнены совпадающими. Полая вертикальная вставка соединена без зазора с конусным насадком 7. Внутри корпуса (по его высоте) размещены горизонтальные перфорированные перегородки 8. Колонна 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 колонну через штуцер 2, поступают на горизонтальные перфорированные перегородки 8 и проходят через них. При этом происходит равномерное распределение газовой и жидкой фазы по сечению колонны и диспергирование газовой фазы на пузырьки, что сопровождается возрастанием поверхности контакта фаз и реакционным процессом образования карбамата аммония с его последующей дегидратацией образованием карбамида. Восходящий распределенный газожидкостный поток проходит последовательно все горизонтальные перфорированные перегородки 8. При этом происходит снижение содержания газовой фазы и увеличение количества жидкой фазы. После этого поток с незначительным содержанием мелко дисперсной газовой фазы проходит по высоте участок полой вертикальной вставки 5, где происходит дальнейшее превращение диоксида углерода и аммиака в карбамат аммония и его разложение в карбамид. Наличие этого участка увеличивает время пребывания реагентов в колонне и обеспечивает комплекс технических результатов (более полное превращение сырья, повышение производительности колонны, снижение потребления тепла и др.). Продукты реакции (карбамид,карбамат аммония и вода) в жидкой фазе поступают в конусный насадок 7, затем в полую вертикальную вставку 6, из нее - в центральную сливную трубу 5. Так как профиль поперечного сечения полой вертикальной вставки совпадает с профилем поперечного сечения центральной сливной трубы, этим обеспечивается требуемая производительность вывода жидкой фазы из колонны, т.к. исключается образование зоны локального сужения потока. За счет того, что полая вертикальная вставка соединена с конусным насадком без зазора,направляет весь поток продукта в жидкой фазе через конусный насадок в центральную сливную трубу, обеспечивая более полное использование внутреннего объема колонны и повышение времени пребывания реагентов. Продукты реакции из центральной сливной трубы 5 через штуцер 4 выводятся из колонны синтеза карбамида. Непрореагировавшие реагенты (аммиак, диоксид углерода) в газовой фазе выводятся из колонны через штуцер 3 и направляются на следующую технологическую стадию для переработки. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3