Реактор синтеза гидроксиламинсульфата

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Открытое акционерное общество Гродно Азот(72) Авторы Агеев Вячеслав Васильевич Радевич Александр Михайлович Шибутович Мечислав Иванович Иванов Геннадий Борисович Обухов Виктор Николаевич Лакомкин Александр Андреевич Скуба Чеслав Иванович Запатрин Павел Серафимович(73) Патентообладатель Открытое акционерное общество Гродно Азот(57) 1. Реактор синтеза гидроксиламинсульфата, содержащий закрытый вертикальный корпус со слоем реакционной жидкости с размещенным внутри приводным валом и закрепленными на нем нижним и верхним перемешивающими устройствами, газораспределительное устройство, теплообменник отвода реакционного тепла, отличающийся тем, что на приводном валу жестко установлен диспергатор реакционной жидкости, выполненный в виде шнека, частично погруженного в слой реакционной жидкости. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что шнек выполнен с наружным диаметром, возрастающим по высоте шнека. 3. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что шнек на периферии снабжен отбортовкой.(56) 1. Холланд Ф., Чапман Ф. Химические реакторы и смесители для жидкофазных процессов. - М. Химия, 1974. - С. 151, рис. -2. 2. А.с. 1813559, 1991. 46612008.10.30 Полезная модель относится к аппаратам для проведения гетерогенных тепло-массообменных процессов с подводом внешней механической энергии и может применяться в химической промышленности, например при осуществлении процесса реакционного синтеза гидроксиламинсульфата в производстве капролактама. Известен реактор, содержащий корпус, содержащий вертикальный корпус со слоем реакционной жидкости с размещенным внутри приводным валом и закрепленным на нем перемешивающим устройством, газораспределительное устройство, теплообменник отвода реакционного тепла 1. Недостатком известного устройства является ограниченная возможность его применения в технологических процессах. Открытый корпус реактора и отсутствие системы гашения пены обуславливают невозможность его использования для гетерофазного процесса (газ - жидкость - твердое) реакции синтеза гидроксиламинсульфата из-за экологического загрязнения рабочего пространства вокруг реактора за счет выброса пены. Прототипом полезной модели выбран реактор синтеза гидроксиламинсульфата, содержащий закрытый вертикальный корпус со слоем реакционной жидкости с размещенным внутри приводным валом и закрепленными на нем нижним и верхним перемешивающими устройствами, газораспределительное устройство, теплообменник отвода реакционного тепла 2. К основным недостаткам известного устройства относятся потери сырья с газовой фазой, выходящей из реактора. В основном это обусловлено за счет отсутствия поверхности контакта фаз в зоне над слоем реакционной жидкости, что также свидетельствует о нерациональном использовании рабочего объема реактора. Задача, на решение которой направлена полезная модель, - снижение потерь газофазного сырья за счет увеличения поверхности контакта фаз. Поставленная задача решается в реакторе синтеза гидроксиламинсульфата, содержащем закрытый вертикальный корпус со слоем реакционной жидкости с размещенным внутри приводным валом и закрепленными на нем нижним и верхним перемешивающими устройствами, газораспределительным устройством, теплообменником отвода реакционного тепла, в котором, согласно полезной модели, на приводном валу жестко установлен диспергатор реакционной жидкости, выполненный в виде шнека, частично погруженного в слой реакционной жидкости. Шнек выполнен с наружным диаметром, возрастающим по высоте шнека. Шнек на периферии снабжен отбортовкой. Существенность отличий полезной модели заключается в том, что на приводном валу жестко установлен диспергатор реакционной жидкости, выполненный в виде шнека, частично погруженного в слой реакционной жидкости. Такое решение обеспечивает образование пространственной жидкостной пленки в зоне над слоем реакционной жидкости. На этой пространственной пленке осуществляется дополнительный контакт фаз отходящей газовой фазы с реакционной жидкостью, что повышает поверхность контакта фаз и обеспечивает более полное извлечение реагентов из газовой фазы без увеличения габаритов реактора, что свидетельствует о более эффективном использовании рабочего объема реактора. Шнек выполнен с наружным диаметром, возрастающим по высоте шнека. Такое решение обеспечивает максимальную величину скорости реакционной жидкости на выходе из шнека при заданной частоте вращения приводного вала, что способствует созданию наибольшей поверхности пространственной пленки жидкости. Шнек на периферии снабжен отбортовкой. Такое решение позволяет повысить устойчивость формы пространственной пленки жидкости и предотвратить ее преждевременное разрушение, особенно при наличии слоя пены над слоем реакционной жидкости. 2 46612008.10.30 Сущность полезной модели поясняется чертежами. На фиг. 1 показан общий вид реактора, фронтальный разрез, на фиг. 2 - размещение отбортовки на диспергаторе, местный вид. Реактор синтеза гидроксиламинсульфата содержит закрытый вертикальный корпус 1 со слоем реакционной жидкости, содержащей твердую фазу в виде катализатора платина на графите, с размещенным внутри приводным валом 2 и закрепленными на нем нижним перемешивающим устройством 3 в виде трехлопастной мешалки и верхним перемешивающим устройством 4 в виде двухлопастной мешалки, газораспределительное устройство 5 в виде перфорированной кольцевой трубы, теплообменник отвода реакционного тепла 6 в виде змеевика. На приводном валу 2 в зоне по высоте между перемешивающими устройствами 3 и 4 жестко установлен диспергатор 7, который выполнен в виде шнека и частично погружен в слой реакционной жидкости. Материалом для изготовления шнека может служить листовая нержавеющая сталь, содержащая молибден, которая навивается по спирали на приводной вал 2, образуя шнек, и жестко закрепляется на приводном валу 2, например, сваркой. При этом периферийная кромка листа может быть длиннее кромки,предназначенной для закрепления на приводном валу 2, что позволяет получить шнек с наружным диаметром, возрастающим по его высоте. На периферийной кромке листа для изготовления шнека может быть закреплена отбортовка 8, например сваркой, выполненная в виде листовой полосы. Реактор синтеза гидроксиламинсульфата работает следующим образом. Водный раствор гидроксиламинсульфата, содержащий серную кислоту и мелкодисперсный катализатор платина на графите, поступает в реактор синтеза и распределяется вращающимся турбулентным потоком по объему реакционной жидкости. Газовое сырье (смесь водорода и окиси азота) подается в реактор через газораспределительное устройство 5 в нижнее перемешивающее устройство 3, где происходит дробление газа динамическим потоком реакционной жидкости, создаваемым нижним перемешивающим устройством 3. Процесс дробления газа сопровождается увеличением поверхности контакта фаз с образованием газожидкостной эмульсии, которая затем распределяется в гидродинамическом потоке,создаваемом перемешивающим устройством 3, и совершает подъемное вращательное движение, натекает на теплообменник 6. При этом отводится реакционное тепло, что обеспечивает температурные условия процесса синтеза гидроксиламинсульфата. Газовая фаза, не вступившая в реакцию синтеза, достигает поверхности раздела фаз и выходит в пространство над слоем реакционной жидкости с образованием слоя пены. Поднимаясь по высоте слоя пены, газовая фаза контактирует со слоем реакционной жидкости на пространственной пленке, образуемой диспергатором 7. Так как диспергатор 7 выполнен в виде шнека, жестко закрепленного на приводном валу 2 и частично погруженного в слой реакционной жидкости, то при вращении вала 2 происходит засасывание реакционной жидкости и подъем ее по высоте диспергатора 7. В верхней части диспергатора 7 происходит истечение реакционной жидкости под действием центробежных сил с образованием пространственной куполообразной пленки реакционной жидкости. Это образует дополнительную поверхность контакта фаз. На поверхности пленки реакционной жидкости происходит процесс абсорбционного улавливания реагентов из газовой фазы, что снижает их содержание в газовой фазе и повышает степень использования сырья. При этом пространственная пленка реакционной жидкости механически воздействует на пену и частично разрушает ее, что создает возможность для увеличения производительности реактора синтеза без изменения габаритов реактора. После прохождения зоны пространственной пленки жидкости газовая фаза проходит через верхнее перемешивающее устройство 4, при этом происходит дальнейшее разрушение пены за счет механического воздействия на нее. Газовая фаза, освобожденная от пены, выходит из реактора на обезвреживание. Полученный продукт выходит из реактора и поступает в следующий по ходу реактор синтеза гидроксиламинсульфата, где технологический процесс повторяется. 3 Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4