CS199168B1 - Trubkový reaktor - Google Patents

Description

Vynález se týká trubkového reaktoru.pro neutralizaci čpavkové vody nebo amoniakátu kyselinami.

V průmyslovém měřítku se většinou amoniak neutralizuje roztoky kyselin tak, že se s nimi uvádí do styku plynný nebo zkapalněný. K neutralizaci se používají míchané reaktory se zádrží anebo v poslední době trubkové reaktory.

Je-li třeba neutralizovat vodný- roztok amoniaku - čpavkovou vodu a to buS samotnou nebo obsahující další rozpuštěné soli - amoniakáty, používá se dosud jen míchaný reaktor se zádrží. Jsou-li koncentrace čpavkové vody a kyseliny tak vysoké, že by uvolněným reakčním teplem došlo k úplnému odpaření v obou použitých látkách obsažené vody, odvádí se nadbytečné teplo přídavkem dalšího množství vody, takže z reaktoru se. odebírá roztok * amonné soli, případně suspenze amonné soli v roztoku s potřebnou koncentraci a teplotou.

Při neutralizaci plynného amoniaku kyselinami v trubkovém reaktoru (v literatuře se používá rovněž výraz T-reaktor) se obě látky přivádějí do něj tryskami, vzájemně postavenými kolmo. Vlastní trubice reaktoru, kde dochází ke smísení a zreagování obou látek je položena vodorovně nebo svisle. Tryska plynného amoniaku a trubka reaktoru jsou

199 168 , > · · . · . J souosé, osa trysky kyseliny při vodorovném uspořádání reaktoru leží re ^vodorovné rovině proložené osou reaktoru*

Při neutralizaci kapalného amoniaku kyselinami je osa trysky amoniaku opět totožná s podélnou osou trubkového reaktora. Kyselina se uvádí několika tryskami umístěnými po obvodu kolem trysky amoniaku. Jejich osy jsou rovnoběžné s osou reaktoru, popřípadě uspořádány tangenciálně. Při činnosti trubkového reaktoru je paprsek tryskajícího kapalného amoniaku obklopen paprsky kyseliny^ Amoniak se misi a reaguje s kyselinou za vzniku páro·· kapalinové směsi, tvořené přehřátou párou a taveninou, případně roztokem nebo suspenzí příslušné amonné-soli. Tato směs tryská z reaktoru vysokou rychlostí. Ke Sníženi rychlosti směsí páry a kapaliny se používá v trubkovém reaktoru spirálová vestavba. Po výstupu z realrtoru se parokapallnová směs vede k dalšímu zpracováni.

Použije-li se tento reaktor pro neutralizaci čpavkové vody nebo amoniaku, je stupeň využiti amoniaku nízký, až polovina jej odchází do odplynŮ.

Experimentálně bylo zjištěno, že po provedeni určitých úprav lze i k neutralizaci čpavkové vody nebo amoniakátů kyselinami použít trubkový reaktor podle vynálezu. Předmětem vynálezu je trubkový reaktor pro neutralizaci čpavkové vody nebo amoniakátů kyselinami jako je například kyselina fosforečná, sírová, dusičná nebo jejich směsi, sestávající z reakční trubky opatřené na jednom konci hlavicí s tryskami pro přívod obou kapalin, přičemž tryska pro přívod čpavkové vody nebo amoniakátů je v ose reakční trubky, jehož podstatou je, že proti středové trysce pro přívod amoniakátů nebo čpavkové vody je v ose reakční trubky uspořádán směšovací kužel, jehož vrohol je uložen proti středové trysce a je od ni ve vzdálenosti rovné 0,2 až 2 násobku průměru reakční trubky, přičemž směšovací kužel s nosnou 'konstrukci zaujímá 15 až 30 % ze světlého průřezu reakční trubky. Podstatou trubkového reaktoru podle předkládaného Vynálezu je rovněž to, že jeho směšovací kužel má vrcholový úhel v rozmezí 55 až 57°.

\ ·

Úprava trubkového reaktoru spočívá tedy v zabudování směšovacího kužele proti ústi trysek pro přivoď obou kapalin, tj· kyseliny a čpavkové vody nebo amoniakátů, což umožňuje provádět neutralizaci s výtěžkem nad 96 %· .

Trubkový reaktor může pracovat ve svislé i vodorovíxé poloze. Vzhledem k nutnosti častého čištěni hlavice s tryskami při práci ve evislé poloze a to zvláště při zpracováni amoniakátů je výhodnější vodorovné uspořádáni.

Středová tryska slouží ke vstupu čpavkové vody nebo amoniakátů, dalšími tryskami po obvodu se do reakční trubky uvádí kyselina. Počet a rozměry trysek jsou dány vlastnostmi a množstvím zpraoóvávahýoh surovin. Optimální^řešení pro zpracováni koncentrovanýoh čpavkovýoh vod a kyselin jsou jedna tryska na čpavkovou vodu a dvě trysky na kyselinu, jejichž osy při vodorovném uspořádání oelého trubkového reaktoru podle vynálezu procházejí vodorovnou rovinou souměrnosti hlavice» Umístění trysek ve svislé rovině souměrnosti hlavice vede ke stejným obtížím jako umístění celého reaktoru ve svislé poloze.

Osy trysek kyseliny nemusí být rovnoběžné s osou trysky čpavkové vody ale k ní skloněny pod úhlem 2 až 9°, s výhodou 6°. Rovněž tangenciální vstup kyseliny vzhledem k proudu čpavkové vody je možný.

Nahrazení středové trýsky pro přívod čpavkové vody či amoniakátů několika tryskami umístěnými kolem podélné osy souměrnosti hlavice je možné, nepřináší však žádný příznivý efekt.

Směšovací kužel je umístěn v ose reakční trubky, svým vrcholem směřuje proti ústí . v trysek, a je pevně spojen s hlavicí s tryskami, například pomocí křížového držáku. Hlavice s tx'yskami i směšovacím kuželem je vyjímatelná vzhledem k nutnosti občasného čištěni , například Ix týdně. Směšovací kužel včetně jeho nosné konstrukce nesmi pg délce reakční trubky nikde zaujímat více než JO % ze světlého průřezu reakční trubky, optimálním se jeví hodnota 18 %. Při překročení JO % by docházelo k velké tlakové ztrátě, při hodnotách pod 15 % by došlo k pronikavému zhoršení směšovací funkce kužele.

Vzdálenost vrcholu směšovacího kužele od trysek je rovněž dána požadavky na jeho správnou směšovací funkci.

Samotný směšovací kužel a trysky jsou s výhodou zhotoveny z teflonu, hlavice včet- , ně reakční trubky z legované oceli.

Na přiloženém výkresu je na obr. 1 znázorněn řez trubkovým reaktorem podle vynálezu a na obr. 2 detail rozmístění trysek.

Příklad provedení

Trubkový reaktor sestává z vlastní' reakční trubky 1, s vestavěnou hlavicí 2, která je po svém obvodu opatřena tryskami £ pro přívod kyseliny a středovou tryskou 4 pro přívod amoniakátů nebo čpavkové vody. V reakční trubce 1 je dále souměrně uspořádán směšovací kužel 5., který je svým vrcholem obrácen proti středové trysce 4 pro přívod amoniakátů či amoniaku a je v ose této středové trysky 4. V nehybné poloze je směšovací kužel 2 držen nosnou konstrukcí 6. Trubkový reaktor je dále opatřen potrubím £ pro přívod, čpavkové vody nebo amoniakátů a potrubím 8 pro přívod kyseliny. Čpavková voda nebo amoiakát se dodává do potrubí £ a kyselina do potrubí £ dávkovacími čerpadly pod tlakem 200 až 25Ο kPa. Proudy obou kapalin vystupující z trysek J a středové trysky & dopadají na směšovací kužel kde dochází ke smísení a chemické reakci. Reagující hmota je pak v důsledku své hybnosti stržena z kuželové plochy a dopadá na stěny reakční trubky 1.

Zde se dokončí chemická reakce. Vzniklá směs přehřáté pářy a kapaliny pak postupuje dále reakční trubkou .1 a na jejím konci vystupuje jedním nebo více otvory k dalšímu zpraoovéní. ( .

I

Rozměry trubkového reaktoru, stejně jako použití vestavby k usměrnění proudu reakčníeh zplodin se řídí množstvím zpracovávaných surovin a potřebnou teplotou a tlakem reakčních zplodin. Tak například pro<yýrobu 40 tun NPK hnojiva/h je zapotřebí dvou trubkových reaktorů průměru 160 mm a délky 4 850 mm. Nástřikuje se, 9,6 t/h amoniakátu a

5,6 t kyeeliny sírové 92%ní/b. . ¹

Trubkový reaktor podle vynálezu lze využít při výrobě granulovaných vícesložkových hnojlv.

Claims (2)

1. Trubkový reaktor pro neutralizaci čpavkové vody nebo amoniakátu kyselinou, jako je například kyselina fosforečná, sírová, dusičná a jejich směsi, sestávající z reakční trubky opatřené na jednom konci hlavicí s tryskami pro přívod obou kapalin, přičemž trys ka pro přívod čpavkové vody nebo amoniakátu je v ose reakční trubky, vyznačený tím, že proti středové trysce (4) pro přívod amoniakátu nebo čpavkové vody je v ose reakční trub ky (1) uspořádán směěovací kužel (5), jehož vrchol je uložen proti středové, trysce (4) a je od ní ve vzdálenosti rovné 0,2 až 2 násobku průměru reakční trubky (1), přičemž směšo vací kužel (5) s nosnou konstrukci (6) zaujímá 15 až 50 % světlého průřezu reakční trubky (1).

2. Trubkový reaktor podle bodu 1, vyznačený tim, že směšovací kužel (5) má vrcholový úhel v rozmezí 55 až 57°.