Установка синтеза сульфата аммония в жидкой фазе
Номер патента: 17184
Опубликовано: 30.06.2013
Авторы: Петров Виктор Евгеньевич, Житкевич Сергей Аркадьевич, Обухов Виктор Николаевич, Куделя Валерий Васильевич, Окушко Сергей Кузьмич, Сиротин Андрей Вячеславович, Лакомкин Александр Андреевич, Иванов Геннадий Борисович, Леонов Олег Владимирович
Текст
(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТАНОВКА СИНТЕЗА СУЛЬФАТА АММОНИЯ В ЖИДКОЙ ФАЗЕ(71) Заявитель Открытое акционерное общество Гродно Азот(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(73) Патентообладатель Открытое акционерное общество Гродно Азот(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. 17184 1 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 17184 1 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 17184 1 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
МПК / Метки
МПК: C01C 1/24
Метки: установка, жидкой, аммония, фазе, сульфата, синтеза
Код ссылки
<a href="https://by.patents.su/4-17184-ustanovka-sinteza-sulfata-ammoniya-v-zhidkojj-faze.html" rel="bookmark" title="База патентов Беларуси">Установка синтеза сульфата аммония в жидкой фазе</a>
Предыдущий патент: Перегружатель пиломатериалов
Следующий патент: Регенератор
Случайный патент: Способ выполнения хирургического доступа к надпочечнику, почечной артерии и интраренальному отделу аорты