CS225159B1

CS225159B1 - Separator of the acid and ammonia of the neutralizing reactor

Info

Publication number: CS225159B1
Application number: CS63181A
Authority: CS
Inventors: Ivan Ing Orsag; Pavol Ing Krajci
Original assignee: Ivan Ing Orsag; Krajci Pavol
Priority date: 1981-01-29
Filing date: 1981-01-29
Publication date: 1984-02-13

Description

Vynález rieši rozdělovač kyseliny a amoniaku pře neutralizačný reaktor.The invention solves an acid and ammonia distributor over a neutralization reactor.

Dusičnan amonný sa obvykle připravuje neutralizáciou kyseliny dusičné) amoniakom, ktorá sa realizuje kontinuálnym privádzaním vodného roztoku kyseliny dusičnej a plynného amoniaku pomocou barbotérov do reakčnej zóny, termosifónovej cirkulačně) trubice neutralizačného reaktora. Tieto sú tvořené buď trubkami umiestnenými kolmo na směr toku, alebo kruhovými barbotérmi tvořené skruženými trubkami uiniestnený· mi proti sebe. Reakčné média vnikajú do cirkulovaného roztoku produktu neutralizácie.Ammonium nitrate is usually prepared by neutralizing nitric acid with ammonia, which is effected by continuously feeding an aqueous solution of nitric acid and ammonia gas via barboters to the reaction zone (thermosiphon circulation) of the neutralization reactor tube. These are either tubes arranged perpendicular to the flow direction or circular barboters formed by coiled tubes facing each other. The reaction media enter the circulating solution of the neutralization product.

Počas neutralizácie dochádza reakčným teplom k zvýšeniu koncentrácie reakčnej zmesi v reakčnej zóně jej varom. Vznikajúca vodná para, ktorá po oddělení kvapainej zložky odchádza z aparátu sa stává jednou z ťažkostí, keďže v dosledku pracovných podmienok a hlavně nevhodnou volbou spósobu distribúcle reakčných komponentov dochádza ku vzniku aerosolových exhalátov, tvořených z mikroskopických častíc dusičnanu amonného. Táto tvorba exhalátov sa obecne vysvětluje tým, že exotermické reakčné teplo vznikajúce neutralizáciou kyseliny dusičnej amoniakom odpaří určité množstvo kyseliny, ktoré po zlúčení s parami amoniaku tvoří mikroskopické častíce dusičnanu amonného. Hlavným zdrojom jeho tvorby sú nehomogénne miesta v prúde reakčného média s kyselinou, kde koncentrácia kyseliny dusičnej je pri tepelných podmienkach vyšsia. Uvedený problém sa eliminoval chladením reaktora, čo sice dovolilo znížiť množstvo exhalátov, avšak na úkor ekonomiky procesu, znížením energetickej účinnosti procesu ako takého. Tento problém bol predmetom niekolkých patentov US 308 071, japonský patent 152 92/68, norský patent 159 58 s aplikáciou tzv. Fauseroveho reakčného pásma s prívodom kyseliny dusičnej do středu reakčného pásma. Efekt nie je adekvátny. )e známe riešenie US patentom 2 187 692, ktoré však svojim riešením přídavku kyseliny dusičnej před reakčnou zónou vyžaduje, aby plášť reaktora bol z vysokokvalitného, korózií odolného materiálu. Z tohto dovodu ako aj celkovej konstrukčně) koncepcie, je možné toto len u novobudovaných aparátov.During neutralization, the reaction heat increases the concentration of the reaction mixture in the reaction zone by boiling it. The resulting water vapor, which leaves the apparatus after separation of the liquid component, becomes one of the difficulties since, due to operating conditions and, in particular, the improper choice of the method of distributing the reaction components, aerosol exhalates formed from microscopic ammonium nitrate particles are formed. This formation of exhalates is generally explained by the fact that the exothermic reaction heat generated by the neutralization of nitric acid by ammonia evaporates a certain amount of acid which, when combined with ammonia vapors, forms microscopic ammonium nitrate particles. The main source of its formation are inhomogeneous sites in the stream of the reaction medium with acid, where the concentration of nitric acid is higher under thermal conditions. This problem was eliminated by cooling the reactor, which, although it allowed to reduce the amount of exhaust gas, but at the expense of the process economy, by reducing the energy efficiency of the process itself. This problem has been the subject of several U.S. Pat. Nos. 308,071, Japanese Pat. Fauser reaction zone with nitric acid supply to the center of the reaction zone. The effect is not adequate. A known U.S. Pat. No. 2,187,692 solution, which, however, by its solution of adding nitric acid upstream of the reaction zone, requires that the reactor jacket be made of a high-quality, corrosion-resistant material. For this reason as well as overall constructional conception, this is only possible with newly built apparatuses.

Analýzou problému sa dospělo k riešeniu, ktoré umožňuje, že bez podstatných konštrukčných zmien v súčasnosti realizovaných neutralizačných reaktorov s vnútornou cirkulačnou vostavbou je možné zabezpečit riešenie problému.The analysis of the problem resulted in a solution which allows the solution of the problem to be ensured without substantial design changes to the currently realized neutralization reactors with internal circulation.

Podstatou vynálezu, vychádzajúceho z principu dokonalej homogenity reakčných zložiek je, že barbotážny prstenec kyseliny tvořený trubkou je umlestnený v dolnej časti cirkulačnej trubice a osi barbotážnych otvorov na trubke barbotážneho prstenca kyseliny zvierajú s osou toku reakčného média uhol 45 až 90°.According to the principle of perfect homogeneity of the reactants, it is an object of the invention that the tube barbotage ring is located in the lower part of the circulation tube and the axis of the barbotage holes on the tube of the acidbottle ring form an angle of 45 to 90 °.

Barbotážna hlavica amoniaku je umiestnená súose v střede cirkulačnej trubice tak, že svojim obvodom a stěnou cirkulačnej trubice vymedzuje medzikružnú plochu, pričom náporová stená a odvrátená stená sú hladké a/alebo opatřené závitovkovými výstupkami so shodným a/alebo opačným smerom stúpania závitovky. Barbotážne otvory na barbotážnej hlavici amoniaku sú umiestnené na obvodnej stene v jej priesečníku s rovinou kolmou na os barbotážnej hlavice, pričom volný prierez súčtu otvorov v jednotlivých priesečníkoch sa v smere prúdenia čpavku zvačšuje.The ammonia barrel head is positioned coaxially in the center of the circulating tube so as to define an annular surface with its circumference and wall of the circulating tube, the ram wall and the facing wall being smooth and / or provided with helical projections with the same and / or opposite direction. Barbotage openings on the ammonia barbotage head are located on the perimeter wall at its intersection with a plane perpendicular to the axis of the barbotage head, the free cross-section of the sum of the openings at each intersection point increases in the direction of ammonia flow.

Riešenie podlá vynálezu zabezpečuje maximálnu homogenizáciu vstupných surovin s cirkulovaným reakčným médiom, využívá jej turbulencie v přechodových prierezoch, pričom konstrukčně riešenie minimalizuje nárast tlakových strát v cirkulačnom okruhu v porovnaní s doposial známými sposobmi distribúcie. Jednoduchost konštrukčného riešenia umožňuje 1'ahkú výměnu distribučných elementov i ich výrobu. Riešenie podlá vynálezu ďalej umožňuje nenáročnú rekonštrukciu jestvujúcich neutralizačných aparátov s konvenčným sposobom distribúcie reakčných komponentov.The solution according to the invention ensures maximum homogenization of the feedstocks with the circulating reaction medium, utilizes its turbulence in the transversal cross-sections, while the design minimizes the increase of pressure losses in the circulation circuit in comparison with the previously known methods of distribution. The simplicity of the design makes it easy to replace the distribution elements and to manufacture them. The solution according to the invention further enables the undemanding reconstruction of existing neutralization apparatuses with a conventional way of distributing the reaction components.

Na připojených výkresoch sú znázorněné příklady prevedenia rozdelovača, kde na obr. 1 je celkové usporiadanie v neutralizačnom reaktore, obr. 2 objasňuje celkové usporiadanie rozdelovačov v dolnej časti cirkulačného termosifónového neutralizačného reaktora. Na obr. 3 je detailně umiestnenie barbotážneho prstenca kyseliny a barbotážnych otvorov. Obr. 4 objasňuje podorysný a bočný pohlad barbotážnej hlavice amoniaku.The accompanying drawings show exemplary embodiments of a distributor, in which FIG. 1 is an overall arrangement in a neutralization reactor; FIG. 2 illustrates the overall arrangement of the manifolds at the bottom of the circulating thermosiphon neutralization reactor. In FIG. 3 is a detailed view of the location of the acid barbotage ring and the barbotage holes. Fig. 4 illustrates a bottom and side view of the ammonia barbotage head.

Příklad prevedeniaExecution example

Neutralizačný reaktor sa skládá z vonkajšieho plášťa 4 s centricky umiestnenou cirkulačnou trubicou 2. V jej osi zhodnej s osou 14 barbotážnej hlavice je centricky umiestnená barbotážna hlavica 3 amoniaku spojená s prívodom 5 amoniaku. Barbotážny prstenec 1 kyseliny je umiestnený na dolnej hrané cirkulačnej trubice 2 a je opatřený prívodmi 6 kyseliny. Trubka 8 barbotážneho prstenca 1 kyseliny je opatřená barbotážnymi otvormi 12 kruhového prierezu po jej obvode, pričom osi 7 barbotážnych otvorov zvierajú s osou 13 toku reakčného média uhol a rovný 45° a 90°. Barbotážna hlavica 3 amoniaku je tvořená plášťom 15 válcového priemeru. Náporová stená 9 je tvaru komolého kužel'a, v střede ktorého prechádza přívod 5 amoniaku, na povrchu ktorého sú závitkové výstupky 11. Odvrátená stená 10 je tvaru kužela; Plášť 15 barbotážnej hlavice 3 amoniaku je opatřený štyrmy radmi barbotážnych otvorov 12 kruhového prierezu, ktorých osi 7 sú kolmé na os 13 toku reakčného média.The neutralization reactor consists of an outer jacket 4 with a centrally located circulation tube 2. In its axis coincident with the axis 14 of the barbotage head, the centrally located barbotage head 3 of the ammonia is connected to the ammonia inlet 5. The acid barotage ring 1 is located on the lower edge of the circulation tube 2 and is provided with acid inlets 6. The tube 8 of the acid barbotage ring 1 is provided with barbotage holes 12 of circular cross section around its periphery, wherein the barbotage hole axes 7 are at an angle and equal to 45 ° and 90 ° with the reaction medium flow axis 13. The ammonia barrel head 3 is formed by a shell 15 of cylindrical diameter. The ram wall 9 is frustoconical in the center of which passes the ammonia inlet 5, on the surface of which there are threaded projections 11. The inverted wall 10 is conical in shape; The housing 15 of the ammonia barbotage head 3 is provided with four rows of circular cross-section barbotage openings 12 whose axes 7 are perpendicular to the reaction medium flow axis 13.

Claims

SUBJECT

A neutralization reactor acid and ammonia distributor comprising an acid barbotage ring and an ammonia barbotage head, characterized in that the acid barbotage ring (11) formed by the tube (8) is located in the lower part of the circulation tube (2J, the barbotage bore axis (7)). 12) at an angle of 45 ° to 90 ° with the reaction medium flow axis (13) on the tube (8) of the acid ring (1), the ammonia barbotage head (3) is coaxial in the center of the circulation tube (2) and its circumference and wall The circulation tube (2) defines an annular surface of the invention, wherein the thrust wall (9) and the facing wall (10J) are smooth and / or provided with screw-like projections (11) with the same and / or opposite direction of helix.

Distributor according to claim 1, characterized in that the barbotage holes (12) on the ammonia barbotage head (3) are located on the peripheral wall at its intersection with a plane perpendicular to the axis (14) of the barbotage head (3), the free cross section. the sum of the apertures in each intersection is increased in the direction of flow of ammonia.

3 sheets of drawings