CS258705B1 - Spósob kontinuálněj přípravy čpavkovéj vody a reaktor na prevádzanie tohoto sposobu - Google Patents

Description

ČESKOSLOVENSKÁ SOCIALISTICKÁ

REPUBLIKA (1θ)

VYŇAL

258705 (11) (811

ÚŘAO PRO VYNÁLEZYA OBJEVY (22) Přihlášené 14 11 85(21) (PV 8207-85) (40) Zverejnené 15 01 88 (45) Vydané 15 01 89 (51) Int. Cl.4C 01 C 1/02 (75)

Autor vynálezu TEREN JÁN ing. CSc., HUTÁR EDUARD ing., GABČO MILAN ing. CSc.,BRATISLAVA, CHROMICKÝ KAROL ing., PEZINOK,

VÁŽNÝ EMIL dípl. těch., BRATISLAVA (54) Spósob kontinuálněj přípravy čpavkovej vody a reaktor na prevádzanietohoto sposobu 1

Predmetora vynálezu je spósob kontinuál-nej přípravy čpavkovej vody hydratácioukoncentrovaného kvapalného amoniaku vo-dou a reaktor na prevádzanie tohoto spóso-bu. Čpavková voda sa obvykle získává akovedlejší produkt pri výrobě amoniaku, jehoskladovaní a manipulácii, resp. v súvislostis výrobsu viacerých dusíkatých látok anor-ganického, alebo organického charakteru. V nlektorých specifických prípadoch jevýhodné v zaujme znižovania přepravnýcha surovinových náklade v připravovat čpav-kovú vodu priamo na mieste jej spracova-nia z koncentrovaného amoniaku a vody.

Pri přípravě čpavkovej vody hydratáciouplynného amoniaku vodou je potřebné za-bezpečit z reakčnej zmesi účinný edvod znač-ného množstva hydratačného tepla, ktoréhomnožstvo je závislé od poměru amoniaku avody (pri pomere 2 mólov H2O na 1 mólNH·· je tepelný efekt pohlcovania NH3 vovodě pri 25 °C rovný 32 kj/mól NH;i; pri po-mere 50 mólov H2O na 1 mól NH3 je tentotepelný efekt rovný 34,5 kj/mól NH:l). Zuvedených dóvodov je takýto sposob přípra-vy čpavkovej vody značné energeticky i in-vestičně náročný. V zaujme zníženia energetickej náročnos-ti a celkového zjednodušenia technologické- 2 ho procesu je účelné uvažovat s priamymspracovávaním koncentrovaného kvapalné-ho amoniaku, t. j. uvažovat s uskutečňová-ním hydratačnej reakcie priamo medzi kon-centrovaným kvapalným amoniakom a vo-dou.

Praktická priemyselná realizácia tohotoprocesu však obvykle naráža na viaceré ťaž-kesti, ktoré súvisia so zabezpečením po-trebnej mierv prevádzkovej istoty a bezpeč-nosti práce. Pri nevhodnom vedení predmet-nej hydratačnej reakcie dochádza k náhlé-mu splynneniu časti dávkovaného kvapal-ného amoniaku, ako aj ku vzniku význam-ných konccntračných, teplotných a objemo-vých zmien v reakčnej zmesi, čo obvyklenegativné ovplyvňuje prevádzkovú istotu abezpečnost práce.

Teraz sa zistilo, že uvádzané nedostatkypri kontinuálnej přípravě čpavkové) vody zkoncentrovaného kvapalného čpavku a vo-dy možno odstrániť využitím sposobu podlátohoto vynálezu. Tento sposob kntinuálnejpřípravy čpavkovej vody hydratáciou amo-niaku spočívá v tom, že hydratačná reakciasa uskutečňuje spojitým kontaktom kon-centrovaného kvapalného amoniaku s vo-dou a to tak, že koncentrovaný kvapalný a-motoiak vstupuje do hydratačného prostre-dia pri tlaku 0,14 až 1,55 MPa a pri teplote 258705 258705 —20 až 35 °C. Lineárna rýchlosť nástrekukvapalného amoniaku do hydratačného pro-stredia je přitom 0,15 až 12,5 m.s-1, s vý-hodou 1,4 až 8,3 m . s-1, a hmotnostná rých-losť nástreku koncentrovaného kvapalnéhoamoniaku vztiahnutá na celkovú plochu je-ho přívodu do hydratačného prostredia do-sahuje hodnoty 1,7.102 až 8,2 .103 kg.s-1.. m-2, s výhodou 8,66.103 až 5,2.103 kg .. s-1.m-2. Voda ústi do hydratačného pro-stredía lineárnou rýchlosťou 5 . 10-2 až 6,7metrov.s-1, s výhodou 1,3.101 až 3,2 m. . s-1, pričom ku spojitému kontaktu reagu-júcich zložiek dochádza v hydratačnom pro-středí pri tlaku 1,05.10-1 až 7,6.10-1 MPa,s výhodou 1,7.10-1 až 4,4.10-1 MPa, a priteplote —5 až 85 °C, s výhodou pri teplote7 až 55 °C.

Kontinuálný sposob přípravy čpavkovejvody hydratáciou koncentrovaného kvapal-ného amoniaku vodou možno s výhodou u-skutočňovat v reaktore pozostávajúcom z tě-lesa reaktora, prívodov amoniaku a vody az odvodu reakčnej zmesi, ktorý sa vyznaču-je tým, že do vnútra telesa reaktora zasa-huje perforovaný přívod koncentrovanéhokvapalného amoniaku, ktorý ústi pod hladi-nu reakčnej zmesi, pričom celková plochaotvorov přívodu koncentovaného kvapalné-ho amoniaku je 3,4.10~5 až 2,95.10-3 m2,s výhodou 7,9.10-5 až 1,6.10-4 m2. Do te-lesa reaktora ďalej ústi přívod vody, ktorýsa k telesu reaktora s výhodou pripája tan-genciálně, pričom v telese reaktora je při-padne tiež zabudovaný statický miešač. Základom funkcie hydratačného reaktorakvapalného amoniaku s vodou v zmysle vy-nálezu je účinná homogenizácia dokonaledispergovaného koncentrovaného amoniakuvo vodě za podmienok kedy sa rozdělenímdávkovaného amoniaku v hydratačnom pro-středí pri turbulentnom charaktere jeho· to-ku prakticky znemožňuje vytváranie koncen-tračných, teplotných a objemových rozdie-lov.

Tri z viacerých možných modifikáclí hvd-ratačného reaktora podfa vynálezu sú sche-maticky znázorněné na obrázkoch č. 1—3.

Do telesa reaktora 1 sa kontinuálně li-neárnou rýchlosťou 5.10-2 až 6,7 m.s-1dávkuje voda prívodom 3, pričom cez per-forovaný přívod 2, s celkovou plochou ot-vorov 3,4.10~5 až 2,95.10-3 m3, sa do tele-sa reaktora 1 lineárnou rýchlosťou 0,15 až 12,5 m.s-1 privádza koncentrovaný kva-palný amoniak. Kvapalný amoniak vstupujedo reaktora pri tlaku 0,14 až 1,55 MPa a priteplote —20° až + 35 °C.

Hmotnostná rýchlosť nástreku koncen-trovaného kvapalného amoniaku vztiahnu-tá na celkovú plochu otvorov jeho perforo-vaného přívodu 2 je 1,7 . 102 až 8,2.103 kgNH3. s'1. m-2. Vo vnútri telesa reaktoru 1sa udržuje tlak 1,05.10-1 až 7,6.10-1 MPas výhodou tlak 1,7.10-1 až 4,4.10-1 MPa ateplota —5 až 85 °C, s výhodou pri teplo-te 7 až 55 °C. Zvýšenie turbulencie reakč- nej zmesi a tým i zvýšenie účinnosti spoji-tého kontaktu amoniaku s vodou sa dosa-huje tangenciálnym —- dotyčnicovým připo-jením přívodu vody 3 k telesu reaktora 1a připadne tiež zabudováním vhodného sta-tického miešača 4 do telesa reaktora 1.

Perforovaný přívod koncentrovaného kva-palného amoniaku 2 je možno s výhodou rie-šiť pomocou frity, s výhodou kovověj fritypripravenej sintrovaním, t. j. stavením ko-vových častíc.

Sposob kontinuálnej přípravy čpavkovejvody a hydratačný reaktor na jeho realizá-cu má celý rad výhod: — umožňuje výrobu čpavkovej vody s mi-nimálnymi požiadavkami na spotřebu e-nergie; — zariadenie je jednoduché a neobsahuježiadne točivé súčasti; — zariadenie sa vyznačuje velkou prevádz-kovou istotou a jeho obsluha je bezpeč-ná; — prevádzkovanie zariadenia kladie mini-málně nároky na jeho obsluhu; — zariadenie umožňuje kompaktně riešeniereakčného uzla pri znížených nárokochna počet technologických častí zariade-nia a pri malých požiadavkách na pries-tor; — sposob výroby a zariadenie umožňuje re-alizovat kontinuálnu výrobu čpavkovejvody požadovanej koncentrácie v bez-prostrednej blízkosti jej ďalšieho che-mického spracovania, resp. hydratačnýreaktor možno zabudovat až priamo dovnútra reaktorov, v ktorých dochádza kdalším reakciám ťakto pripravovanejčpavkovej vody. Ďalej uvedené příklady objasňuji!, ale vžiadnom případe neobmedzujú predmet vy-nálezu. Příklad 1

Do horizontálně situovaného hydratačné-ho reaktora vyrobeného z kovověj rúry prie-meru 44 x 3 mm a dlžky 550 mm bol súoso-vo umiestnený přívod koncentrovaného kva-palného amoniaku vyrobeného z ocelovějrúrky priemeru 20 x 2 mm. Přívodová rúr-ka amoniaku bola na konci uzatvorená, pri-čom po jej obvode bolo rovnoměrně v 20radoch s odstupom po 15 mm navrtaných 120otvorov priemeru 0,9 mm. Ďalšie 4 rovnakovelké otvory boli rovnoměrně navrtané douzatvoreného čela prívodnej rúrky. Uvede-ným sposobom sa dosiahla celková plochaprívodov koncentrovaného kvapalného NH378,845 mm2. Do hydratačného reaktora vjeho spodnej časti ústil přívod tlakovej tech-nologickej vody. Tento bol riešený formouocelověj rúrky priemeru 20 x 2 mm.

Do reaktora sa cez perforovaný přívod kontinuálně priemerne dávkovalo 272,92 g.

Claims (2)

258 5 . s-' koncentrovaného kvapalného NH:( (cca99 % NH3) a 1246,94 g.s-1 technologické]tlakové] vody. Kvapalný amoniak vstupovaldo hydratačného reaktora pod tlakom vlast-ně] tenzie plynné] fázy, ktorý bol rovný 0,68MPa, pričom po ČiastoČnej expanzii za re-gulačným ventilom sa tlak amoniaku udržo-val v rozmedzí 0,27 až 0,35 MPa. Priemernáteplota amoniaku a technologické] tlakové]vody meraná před regulačnými ventilmi ko-lísala v rozmedzí 8 až 12 °C. Za uvedenýchpodmienok dosahovala priemerná lineárnarýchlosť nástreku koncentrovaného kvapal-ného amoniaku do hydratačného reaktorahodnotu 5,54 m.s-1 a lineárna rýchlosťtechnologické] vody priemerne dosahovalahodnotu 1,34 m.s-1. Hmotnostný nástrekkoncentrovaného amoniaku vztiahnutý nacelková plochu otvorov perforácie bol prie-merne rovný 3,46.103 kg . s-1. m-2. K spojitému kontaktu reagujúcich zložiekv hydratačnom reaktore dochádzalo pri tla-ku 0,22 MPa, ktorý vyplývá z napojenia hyd-ratačného reaktora na následná časť ďal-šieho chemického spracovávania pripravo-vanej čpavkové] vody. Teplota reakčne] zme-si v hydratačnom reaktore sa pohybovala vrozmedzí 41 až 54 °C. Uvedeným sposobomsa kontinuálně připravovala čpavková vo-da obsahujáca 17,8 hmot. % NH.j. 05 6 Příklad 2 Za účelom kontinuálně] přípravy cca 18 %--nej čpavkové] vody sa používal vertikál-ně situovaný hydratačný reaktor rúrovéhotypu s perforovaným prívodom koncentro-vaného kvapalného amoniaku vo formě ko-vové] frity v tvare rúrky s pevne uzatvore-ným vyústěním je] rúrovej časti. Do reak-tora sa priemerne dávkovalo 409,37 g NH3.. s-1 a 1 870,4 g . s-1 tlakovej technologickejvody. Meraním sa určilo, že kovová fritaslúžiaca na dispergáciu dávkovaného kva-palného amoniaku mala celková plochu ot-vorov 1,577.10-/‘. m2. Za týchto podmienoklineárna rýchlosť nástreku koncentrované-ho amoniaku bola rovná 4,16 m.s-1 a li-neárna rýchlosť dávkované] technologické]vody bola rovná priemerne 2,01 m.s-1. Hmotnostný nástrek koncentrovaného a-moniaku vztiahnutý na celková plochu ot-vorov perforácie používané] kovové] fritypriemerne dosahoval hodnotu 2,596.103 kg .. s-1. m-2. V hydratačnom reaktore sa udržoval tlak0,25 MPa a teplotu reakčne] zmesi chlsde-ním vodou v duplikátore sa dařilo udržo-vat v rozmedzí 24 až 28 °C. PREDMET

1. Spůsob kontinuálně] přípravy čpavkovejvody hydratáciou amoniaku vyznačený tým,že hydratačná reakcia sa uskutočňuje spo-jitým kontaktem koncentrovaného kvapal-ného amoniaku s vodou, a to tak, že kon-centrovaný kvapalný amoniak vstupuje dohydratačného prostredia pri tlaku 0,14 až l, 55 MPa a pri teplote —20 až 35 °C, pričomlineárna rýchlosť nástreku kvapalného amo-niaku do hydratačného prostredia je 0,15až 12,5 m.s-1, s výhodou 1,4 až 8,3 m.s-1a hmotnostná rýchlosť nástreku koncentro-vaného kvapalného amoniaku vztiahnutá nacelková plochu jeho přívodu do hydratačné-ho prostredia je 1,7.102 až 8.2 .103 kg . s-1. . m-2, s výhodou 8,66 . 102 až 5,2.103 kg . . s-1. m-2 a voda ásti do hydratačného pro-stredia lineárnou rýchlosťou 5.10-2 až 6.7 m. s-1, s výhodou 1,3.10-1 až 3,2 m.s-1,pričom ku spojitému kontaktu reagujúcichzložiek dochádza v hydratačnom prostředí vynalezu pri tlaku 1,05 , 10-1 až 7,6 . 10-1 MPa, s vý-hodou 1,7 . 10-1 až 4,4. 10-1 MPa a pri tep-lote —5 až 85 CC, s výhodou pri teplote 7až 55 °C.

2, Reaktor na kontinuálnu přípravu čpav-kové] vody sposobom podlá 1, pozostávajúciz telesa reaktora, prívodov amoniaku a vo-dy a z odvodu reakčnej zmesi vyznačujúcisa tým, že do vnútra telesa reaktora (1) za-sahuje perforovaný přívod koncentrovanéhokvapalného amoniaku (2], ktorý ústi podhladinu reakčnej zmesi, pričom celková plo-cha otvorov přívodu koncentrovaného kva-palného amoniaku je 3,4.10-5 až 2,95 . 10 3m2 s výhodou 7,9.10-5 až 1,6.10-4 m2, dotelesa reaktora (1] dalej ústi přived vody[3], ktorý sa k telesu reaktora (1) s výho-dou pripája tangenciálně, pričom v telesereaktora (1) je připadne tiež zabudovaný sta-tický miešač (4), 1 list výkresov