CZ290217B6

CZ290217B6 - Hydrolyzační reaktor pro odstraňování močoviny, amoniaku a oxidu uhličitého z kapalné fáze, obsahující močovinu ve vodném roztoku

Info

Publication number: CZ290217B6
Application number: CZ1998884A
Authority: CZ
Inventors: Giorgio Pagani; Federico Zardi
Original assignee: Urea Casale S. A.
Priority date: 1995-10-27
Filing date: 1996-09-27
Publication date: 2002-06-12
Also published as: EG21222A; IL119460A0; BR9611241A; EP0873182B1; CA2168993C; RU2160626C2; DE69605327D1; MX9803310A; DE69605327T2; JPH11514374A; CA2168993A1; AU6941096A; WO1997015388A1; EP0873182A1; CZ88498A3; US6334984B1; CN1096289C; CN1200683A; ZA968935B; ES2140895T3

Abstract

Hydrolyza n reaktor pro odstra ov n mo oviny, amoniaku a oxidu uhli it ho z kapaln f ze, obsahuj c mo ovinu ve vodn m roztoku, zahrnuje horizont ln orientovanou d lic mezist nu (8), um st nou v reaktoru v p°edem ur en v² ce, ve kter m vymezuje prvn a druh², v po°ad doln a horn , reak n prostor (9, 10), prost°edky (11) pro j m n a odv d n prvn ho pod lu plynn f ze, obsahuj c ho vodn p ru o vysok m tlaku a vysok teplot z reaktoru, p°edt m p°iv d n ho do prvn ho reak n ho prostoru (9) a prost°edky (15) pro p°iv d n druh ho pod lu plynn f ze, obsahuj c ho p ru o vysok m tlaku a vysok teplot do druh ho reak n ho prostoru (10).\

Description

Hydrolyzační reaktor pro odstraňování močoviny, amoniaku a oxidu uhličitého z kapalné fáze, obsahující močovinu ve vodném roztoku

Oblast techniky

Tento vynález se týká hydrolyzačního reaktoru pro odstraňování močoviny, amoniaku a oxidu uhličitého z kapalné fáze, obsahující močovinu ve vodném roztoku.

Jak známo, odpadní vody, odpadající z čistícího a regeneračního procesu při produkci močoviny v reaktoru pro vysokotlakou tepelnou syntézu mají vysoký obsah zbytkové močoviny ve vodném roztoku, celkově mezi 500 ppm a 30 000 ppm a roztok jako takový nemůže být volně vypouštěn do životního prostředí, protože v silně industrializovaných státech platí přísné zákony proti znečišťování prostředí.

Každý závod, vyrábějící močovinu, musí mít proto zařízení, způsobilé odstraňovat zbytkovou močovinu z odpadních vod, aby její koncentrace byla snížena na několik málo ppm, výhodně méně než 10 ppm.

V oblasti zpracování odpadních vod z čistícího a regeneračního procesu močoviny jsou tedy požadavky na výrobu dosažitelných reaktorů pro hydrolýzu zbytkové močoviny, které by byly vhodné, aby na jedné straně produkovaly neznečištěné odpadní vody s obsahem močoviny nižším než 10 ppm a na druhé straně regenerovaly zbytkovou močovinu (ve formě amoniaku a oxidu uhličitého), obsaženou v těchto odpadních vodách, napájejících hydrolyzační reaktor, velmi aktuální.

Dosavadní stav techniky

Ke splnění shora zmíněných požadavků se velmi široce využívají vertikální hydrolyzační reaktory, ve kterých proudí kapalná fáze, obsahující močovinu ve vodném roztoku a plynná fáze, obsahující páru o vysokém tlaku zpravidla mezi 15 bary a 30 bary a teplotě mezi 150 °C a250°C.

Tyto reaktory obsahují větší množství horizontálně orientovaných perforovaných desek.

Perforované desky mají funkci usnadnění vzájemného míšení fází k dosažení těsného kontaktu a tedy výměny hmoty a tepla, podstatné pro hydrolyzační reakci močoviny na amoniak (NH₃) a oxid uhličitý (CO₂) a pro současně probíhajícího odvádění NH₃ a CO₂ z kapalné fáze do plynné fáze. Teplo, potřebné pro rozklad močoviny a odvádění reakčních produktů z kapalné fáze se dodává párou, obsaženou v plynné fázi.

Kanadský patent CA-A-2 141 886 popisuje reaktor tohoto typu, ve kterém kapalná fáze a plynná fáze se uvádějí do společného proudění zdola nahoru skrze několik horizontálních perforovaných desek.

Ačkoli shora popsaný hydrolyzační reaktor má četné výhody, vykazuje mnoho nedostatků, z nichž první je, že k získání žádaného stupně rozkladu močoviny a souvisící izolace produkovaného NH₃ a CO₂ z kapalné fáze je nutno pracovat s přebytkem páiy, aby se zabránilo předčasnému dosažení rovnováhy hydrolyzační reakce a nasycení plynné směsi reakčními produkty již během jejího průchodu reaktorem.

Aby se získal vodný roztok se zbytkovým obsahem močoviny nižším než 10 ppm, je třeba užít velkých množství páry o vysokém tlaku a vysoké teplotě s následkem spotřeby velkého množství energie a páry a vysokých provozních nákladů.

Podstata vynálezu

Technický problém, řešený tímto vynálezem, je vyrobit dosažitelný hydrolyzační reaktor pro odstraňování močoviny, amoniaku a oxidu uhličitého z kapalné fáze, obsahující močovinu ve vodném roztoku, který by umožňoval pracovat s nízkou spotřebou páry a energie při nízkých provozních nákladech a dovoloval za stejnou dobu získat kapalnou fázi s nižším obsahem močoviny než 10 ppm.

V souladu s prvním provedením tohoto vynálezu shora zmíněný problém se řeší hydrolyzačním reaktorem pro odstraňování močoviny, amoniaku a oxidu uhličitého z kapalné fáze, obsahující močovinu ve vodném roztoku, zahrnujícím:

v podstatě válcový vnější vertikální plášť;

větší množství vrstvených perforovaných desek, horizontálně orientovaných a umístěných ve zmíněném plášti ve vzájemných odstupech;

vstupní otvor pro kapalnou fázi, uspořádaný u dolního konce pláště;

výstupní otvor pro kapalnou fázi, uspořádaný u horního konce pláště;

výstupní otvor pro plynnou fázi, uspořádaný u dolního konce pláště a vyznačený tím, že obsahuje:

dělicí mezistěnu, probíhající horizontálně v předem určené výšce v plášti, ve kterém jsou vymezeny první a druhý, v pořadí dolní a horní reakční prostor;

prostředky pro jímání a odvádění prvního podílu plynné fáze z pláště, upevněné přibližně u dělicí mezistěny v prvním reakčním prostoru;

další prostředky pro přivádění druhého podílu plynné fáze, zahrnující vysokotlakou páru o vysoké teplotě, upevněné nad řečenou dělicí mezistěnou v druhém reakčním prostoru.

Reakční prostor v plášti hydrolyzačního reaktoru je podle tohoto vynálezu výhodně a vhodně rozdělen dělicí mezistěnou na první a druhý reakční prostor a každý z nich je napájen samostatně podílem plynné fáze, obsahujícím páru.

Tímto způsobem je možno upotřebit efektivně a racionálně páru o vysokém tlaku a teplotě, potřebnou pro rozklad močoviny a odvádění reakčních produktů tak, aby se dosáhlo stejného stupně vyčištění kapalné fáze a podstatného snížení množství páry, přiváděné do hydrolyzačního reaktoru vzhledem k dosavadním reaktorům.

Skutečně, díky tomuto vynálezu, se čištění kapalné fáze odehrává ve dvou různých reakčních prostorech, z nichž do každého je přiváděno přesně potřebné množství páry pro získání kapalné fáze z hydrolyzačního reaktoru s reziduální koncentrací močoviny pod 10 ppm.

Zejména odvádění plynné fáze, nenasycené reakčními produkty, z prvního reakčního prostoru a přivádění nové plynné fáze, obsahující páru o vysoké teplotě a tlaku do druhého reakčního

-2 CZ 290217 B6 prostoru, umožňuje hydrolýzu i při stopách močoviny, obsažených v kapalné fázi, jakož i regeneraci NH₃ a CO₂ v plynné fázi bez současného použití nadbytku páry.

Takto vyčištěná kapalná fáze se může vypouštět do okolního prostředí, ale také se může výhodně znovu využít jako voda o vysoké teplotě a tlaku v závodech pro syntézu močoviny nebo pro jiné průmyslové účely, např. jako kotlová voda.

Jiná výhoda hydrolyzačního reaktoru, který je předmětem tohoto vynálezu, spočívá ve skutečnosti, že pro stejnou reziduální koncentraci, obsaženou v kapalné fázi je doba zdržení kapalné fáze v tomto reaktoru významně nižší než doba zdržení v dosavadních reaktorech.

To umožňuje výstavbu hydrolyzačních reaktorů se značně menšími rozměry a investičními náklady než u dosavadních.

Obzvláště výhodné výsledky byly zjištěny při uspořádání dělicí mezistěny ve výšce mezi 55 % a 80 % užitečné výšky pláště.

V popisu, uvedeném níže a v následných nárocích se termínu užitečná výška má rozumět výška pláště, použitelná pro hydrolyzační reakci. V tomto jednotlivém případě je užitečná výška definována výškou hladiny, dosahovanou kapalnou fází v plášti.

Je výhodné uspořádat dělicí mezistěnu ve výšce mezi 65 % a 75 % užitečné výšky pláště.

Tímto způsobem se získala s malými množstvími páry o vysokém tlaku a vysoké teplotě a nízkých provozních nákladech koncentrace močoviny v kapalné fázi v prvním reakčním prostoru zpravidla mezi 30 ppm a 70 ppm a ve druhém reakčním prostoru mezi 0 ppm a 5 ppm.

V souladu s tímto provedením vynálezu zahrnuje reaktor výhodně horizontálně orientovanou dělicí mezistěnu v podstatě vyplňující příčný řez pláště.

Kromě toho prostředky pro jímání a odvádění zahrnují výhodně:

jímací komoru pro první podíl plynné fáze, vytvořenou v prvním reakčním prostoru mezi dělicí mezistěnou a vnitřní stěnou pláště;

kanál, probíhající koaxiálně v plášti mezi jímací komorou avýtokovým otvorem plynné fáze, pro odvádění dvoufázového toku plynu s kapalinou z prvního reakčního prostoru.

Výsledkem praktické implementace tohoto vynálezu jsou: jednoduchost konstrukce a nízké náklady na realizaci.

Výhodně zahrnuje hydrolyzační reaktor ještě separátor plynu od kapaliny, umístěný mezi odváděcím kanálem a výtokovým otvorem plynné fáze, takže kapalná fáze, popřípadě stržená do plynné fáze, opouštějící reaktor, může být navrácena do reaktoru a tudíž je možno regenerovat v ní obsaženou močovinu.

V souladu s druhým provedením tohoto vynálezu je shora uvedený problém řešen také hydrolyzačním reaktorem pro odstraňování močoviny, amoniaku a oxidu uhličitého z kapalné fáze, obsahující močovinu ve vodném roztoku, zahrnujícím:

v podstatě válcový vertikální externí plášť;

větší množství perforovaných, vrstvených, horizontálně orientovaných desek, uložených v plášti ve vzájemných odstupech;

-3 CZ 290217 B6 vstupní otvor kapalné fáze, uspořádaný u dolního konce pláště;

první prostředky pro přivádění prvního podílu plynné fáze, obsahující páru o vysokém tlaku a vysoké teplotě, upevněné v plášti nad vstupním otvorem kapalné fáze;

výtokový otvor pro plynnou fázi, uspořádaný u horního konce pláště;

a vyznačený tím, že zahrnuje:

dělicí mezistěnu, probíhající vodorovně v plášti, v předem určené výšce, v podstatě přes celý příčný řez pláště; mezistěnou je vymezen první a druhý, v pořadí dolní a homí reakční prostor;

kanál koaxiálně probíhající v plášti mezi jímací komorou a výtokovým otvorem plynné fáze pro odvádění dvoufázového toku plynu a kapaliny;

druhé prostředky pro přivádění druhého podílu plynné fáze, obsahující páru o vysokém tlaku a teplotě, upevněné nad dělicí mezistěnou ve druhém reakčním prostoru;

výtokový otvor pro kapalnou fázi, uspořádaný ve druhém reakčním prostoru na a nad dělicí mezistěnou.

Výhodně jsou v tomto provedení vynálezu kapalná a plynná fáze vedeny v protiproudu do druhého reakčního prostoru.

Tímto způsobem je možno dále zlepšit míšení fází a tím i výměnu hmoty a tepla a také usnadnit hydrolyzační reakci močoviny a absorpci reakčních produktů pomocí páry.

Charakteristiky a výhody hydrolyzačního reaktoru podle vynálezu jsou uvedeny níže v popisu provedení a v neomezujících příkladech, s odkazy na připojené výkresy.

Přehled obrázků na výkresech

Obr. 1 podélný průřez hydrolyzačním reaktorem močoviny podle prvního provedení vynálezu, obr. 2 podélný průřez hydrolyzačním reaktorem močoviny podle druhého provedení vynálezu, obr. 3 podélný průřez ve zvětšeném měřítku detailem hydrolyzačního reaktoru z obr. 1.

Detailní popis výhodného provedení

S odkazem na obr. 1 a 2, označuje vztahová značka 1 hydrolyzační reaktor pro odstraňování močoviny, amoniaku a oxidu uhličitého z kapalné fáze, obsahující močovinu ve vodném roztoku, jako celek.

Reaktor J tvoří v podstatě válcový vertikální vnější plášť 2, opatřený na svém dolním konci přítokovým otvorem 3 pro kapalnou fázi, obsahující močovinu ve vodném roztoku a prostředky 4, pro přivádění prvního podílu plynné fáze, obsahující páru o vysokém tlaku a vysoké teplotě.

-4CZ 290217 B6

Plášť 2 má také výtokový otvor 5 kapalné fáze a výpustný otvor 6 plynné fáze, uspořádaný na horním konci reaktoru.

Vrstvené perforované desky ve velkém množství, všechny označené vztahovou značkou 7, probíhají vodorovně a jsou umístěny ve vzájemných odstupech v plášti 2.

Desky 7 jsou rovnoměrně rozděleny po užitečné výšce H pláště ajsou opatřeny vhodnými průchody pro kapalnou fázi a plynnou fázi, aby se usnadnilo míšení fází.

Obr. 3 znázorňuje ve zvětšeném měřítku detail perforované desky 7 podle zvláště výhodného a preferovaného provedení vynálezu. Deska 7 může být instalována do hydrolyzačního reaktoru, zobrazeného na obr. 1, jakož i do reaktoru podle obr. 2.

Perforovaná deska 7 obsahuje mnoho prvků 71 s v podstatě kosočtverečným průřezem, vymezujících dutiny 72 i otvory 73 a 74, vhodné pro průchod kapalné a plynné fáze.

Alternativně prvek 71 může mít v podstatě obdélníkový průřez.

Otvory 74 pro průchod plynné fáze jsou vymezeny horní stěnou 75 prvku 71.

Otvory 73 pro průtok kapalné fáze jsou vymezeny postranní stěnou 76 prvku 71.

Výhodně otvory 73 pro průtok kapalné fáze mají větší rozměr než otvory 74 pro průtok plynné fáze.

V popisu, uvedeném níže a v následných nárocích se termínem rozměr má rozumět plocha průřezu otvoru.

V dutině 72 v bezprostřední blízkosti stěny 75 je výhodně vymezena jímací zóna 77 plynné fáze.

Díky této přesné struktuře desek se plynná fáze separuje od kapalné fáze během průchodu deskami, aby se opět smísila s kapalnou fází nájemně rozptýlenou formu.

Tímto způsobem je možno získat významné zlepšení míchání fází během jejich průchodu hydrolyzačním reaktorem.

To zahrnuje další snížení množství páry, potřebné k provedení hydrolýzy a odvádění reakčních produktů, jakož i snížení doby zdržení kapalné fáze v reaktoru s výsledným zmenšením rozměrů reaktoru, spotřeby páry a energie a provozních a investičních nákladů ve srovnání s dosavadními reaktory.

Desky tohoto typu jsou popsány například v US-A-5 304 353 s odkazem na reaktor pro syntézu močoviny.

Vztahová značka 8 označuje dělicí mezistěnu, probíhající vodorovně v předem určené výšce pláště 2. Mezistěna 8 vymezuje v plášti první (dolní) reakční prostor 9 a druhý (horní) reakční prostor 10.

Výhodně se dělicí mezistěna rozprostírá v podstatě přes celý příčný řez pláště 2.

V příkladech na obr. 1 a 2 je dosaženo významného snížení spotřeby páry o vysokém tlaku a vysoké teplotě uspořádáním dělicí mezistěny 8 ve výšce, odpovídající přibližně 70 % užitečné výšky H pláště 2.

-5CZ 290217 B6

Prostředky 11 pro jímání a odvádění prvního podílu plynné fáze z pláště 2 jsou upevněny v blízkosti dělicí mezistěny 8 v prvním reakčním prostoru 9.

Prostředky 11 zahrnují s výhodou komoru 12 pro jímání prvního podílu plynné fáze a kanál 13 pro odvádění dvoufázového toku plynu s kapalinou z prvního reakčního prostoru 9.

Jímací komora 12 je vytvořena v prvním reakčním prostoru mezi dělicí mezistěnou 8 a vnitřní stěnou 14 pláště 2.

Odváděči kanál 13 je vybaven s ohledem na plynnou a kapalnou fázi přítokovými otvory a probíhá koaxiálně v plášti 2 mezi jímací komorou 12 a výpustným otvorem 6 plynné fáze.

Druhý podíl plynné fáze, obsahující páru o vysokém tlaku a teplotě se přivádí do reaktoru vhodnými prostředky 15, upevněnými nad dělicí mezistěnou 8 ve druhém reakčním prostoru 10.

Výhodně jsou prostředky 4 a 15 pro přivádění plynné fáze typu, zahrnujícího přiváděči kanál, spojený s rozvaděčem plynu v plášti 2. Tyto prostředky jsou všeobecně známy a běžně užívány v dosavadních hydrolyzačních reaktorech.

S odkazem na obr. 1 je výtokový otvor 5 kapalné fáze uspořádán ve druhém reakčním prostoru 10 v blízkosti horního konce pláště 2. V příkladu z obr. 2 je výtokový otvor 5 kapalné fáze uspořádán ve druhém reakčním prostoru 10 v blízkosti dělicí mezistěny 8 a nad ní.

Jak ukazuje obr. 1 a 2 zahrnuje hydrolyzační reaktor podle tohoto vynálezu výhodně separátor 16 plynu od kapaliny, umístěný mezi odváděcím kanálem 13 a výpustným otvorem 6 plynné fáze.

Separátor 16 plynu od kapaliny je typu, zahrnujícího komoru 17, koaxiální s odváděcím kanálem 13 pro separaci kapalné fáze od plynné fáze a odmlžovač 18 pro oddělení zbytkové kapalné fáze, obsažené v plynné fázi, opouštějící komoru 17.

Kapalná fáze, získaná v separátoru 16 plynu od kapaliny v příkladu z obr. 1, se výhodně vrací do druhého reakčního prostoru 10 pomocí recyklačního kanálu 19, probíhajícího vně a koaxiálně s odváděcím kanálem 13 mezi separační komorou 17 a dělicí mezistěnou 8. V příkladu z obr. 2 dochází k vracení průchodem 20.

Na obr. 1 a 2 ukazují šipky F1 a Fg různé cesty kapalné fáze, obsahující močovinu ve vodném roztoku a v plynné fázi, obsahující páru o vysokém tlaku a vysoké teplotě uvnitř hydrolyzačního reaktoru.

Vztahová značka 21 značí také nejvyšší dosahovanou úroveň hladiny kapalné fáze v plášti 2, kdežto 22 značí úroveň hladiny kapalné fáze v jímací komoře 12.

Hydrolyzační reaktor podle vynálezu pracuje takto:

Kapalná fáze, obsahující močovinu ve vodném roztoku (viz obr. 1) se přivádí do reaktoru 1 přítokovým otvorem 3 a je nucena proudit společně zdola nahoru s prvním podílem plynné fáze, obsahující páru o vysokém tlaku (20 až 25 barů) a vysoké teplotě (200 až 220 °C) prvním reakčním prostorem 9 v plášti 2. Plynná fáze se přivádí do reaktoru přivaděčem 4.

V reakčním prostoru 9 se směšuje, během průtoku perforovanou deskou 7, kapalná a plynná fáze dohromady, takže se část močoviny, přítomné ve vodném roztoku, hydrolyzuje a výsledné reakční produkty (NH₃ a CO₂) se extrahují z páry přítomné v plynné fázi. V tomto prvním

-6CZ 290217 B6 reakčním prostoru se koncentrace močoviny v kapalné fázi, přiváděné do reaktoru výhodně snižuje k hodnotě, pohybující se obyčejně mezi 40 ppm a 50 ppm.

V bezprostřední blízkosti dělicí mezistěny 8 se v komoře 12 výhodně jímá kapalná fáze a první podíl plynné fáze a vede kanálem 13 do separační komory 17 separátoru 16 plynu od kapaliny.

V komoře 17 se kapalná fáze, přicházející z prvního reakčního prostoru 9, separuje od plynné fáze a recirkuluje kanálem 19 do druhého reakčního prostoru 10 blízko dělicí mezistěny 8.

Plynná fáze, jednou separovaná od kapalné fáze v komoře 17, prochází odmlžovačem 18 a opouští reaktor 1 výpustným otvorem 6.

V druhém reakčním prostoru 10 se kapalná fáze uvádí do proudu (ještě ve společném toku) s druhým podílem plynné fáze, obsahujícím páru o vysokém tlaku a vysoké teplotě.

Po průchodu perforovanými deskami a dosažení úrovně hladiny 21, opouští kapalná fáze reaktor 1 výtokovým otvorem 5. Koncentrace močoviny ve vodné fázi, vycházející z druhého reakčního prostoru 10 je výhodně nižší než 10 ppm.

Druhý podíl plynné fáze, který prošel druhým reakčním prostorem 10 a je obohacen NH₃ a CO₂, opouští reaktor 1 výpustným otvorem 6.

Kapalná fáze (viz obr. 2), přicházející z prvního reakčního prostoru 9 a separovaná v komoře 17 separátorem 16 plynu od kapaliny se výhodně vrací průchodem 20 do druhého reakčního prostoru 10 blízko úrovně 2L

V souladu s tímto provedením vynálezu, proudí kapalná fáze do druhého reakčního prostoru 10 shora dolů v protiproudu s druhým podílem plynné fáze, aby potom opustila reaktor 1 výtokovým otvorem 5, umístěným blízko u dělicí mezistěny 8.

Hydrolyzační reaktor podle vynálezu pracuje s tlakem mezi 15 bary a 25 bary a při teplotě mezi 180 °C a 215 °C. Čas zdržení kapalné fáze v prvním reakčním prostoru je výhodně mezi 20 min a 40 min, zatímco ve druhém reakčním prostoru je výhodně mezi 10 min a 20 min.

Příklad 1

V dále uvedeném příkladu je provedeno porovnání množství páry o vysokém tlaku a vysoké teplotě, potřebné k získání zbytkové koncentrace močoviny v odpadních vodách pod 10 ppm v případech, kde bylo použito dosavadního hydrolyzačního reaktoru nebo hydrolyzačního reaktoru podle různých variant provedení hydrolyzačního reaktoru podle tohoto vynálezu. Odkazuje se na obr. 1 a 2.

Uvažovaný hydrolyzační reaktor má tyto rozměry:

vnitřní průměr pláště: užitečná výška:

1,5 m

14,0 m

-7CZ 290217 B6

Pracovní podmínky v reaktoru byly tyto:

tlak: 20 bar teplota: 210 °C

Reaktory obsahují 10 horizontálních perforovaných desek, rozdělených podél užitečné výšky válcového pláště.

V reaktoru podle tohoto vynálezu je dělicí mezistěna výhodně uspořádána přibližně v 68 % užitečné výšky, mezi šestou a sedmou perforovanou deskou. Další strukturální detaily tohoto reaktoru jsou uvedeny v popisu, vztahujícímu se k obr. 1 a 2.

V dosavadním reaktoru, stejně jako v prvním provedení podle tohoto vynálezu (obr. 1), byly kapalná a plynná fáze nuceny proudit ve společném proudu (souproudu) perforovanými deskami zdola nahoru. Ve druhém reakčním prostoru reaktoru ve druhém provedení tohoto vynálezu (obr. 2) proudí kapalná fáze a plynná fáze v protiproudu.

Do hydrolyzačního reaktoru bylo přiváděno 30 000 kg/hod kapalné fáze tohoto složení:

NH3 10 000 ppm

CO2 2000 ppm močovina 10 000 ppm

H₂O zbytek

Hydrolyzační reaktory byly napájeny plynnou fází, obsahující páru při tlaku 25 barů a teplotě 215 °C.

Aby se získala zbytková koncentrace močoviny v kapalné fázi, odcházející z reaktoru 1 ppm, je spotřeba páry v různých případech uvedena níže.

V reaktoru podle dosavadního stavu techniky bylo třeba užít 30 kg páry na 1000 kg zpracovávané kapalné fáze.

V reaktoru podle obr. 1 se spotřebovalo 1,22 kg páry na 1000 kg zpracovávané kapalné fáze.

V reaktoru podle obr. 2 se spotřebovalo 2,20 kg páry na 1000 kg zpracovávané kapalné fáze.

Je potřeba poznamenat, že díky tomuto vynálezu je možno dosáhnout významného snížení spotřeby páry, přibližně rovné 30 % spotřeby páry, potřebné v reaktorech podle dosavadního stavu techniky. Z tohoto příkladu tedy vyplývá podstatné snížení spotřeby energie a provozních nákladů.

Uvedených výsledků bylo v tomto příkladu dosaženo pomocí dosažitelných kalkulačních algoritmů.

Ze shora uvedené diskuse vychází zřetelně najevo, že hydrolyzační reaktor podle tohoto vynálezu dosahuje četných výhod. Zejména se dosahuje snížení zbytkové koncentrace močoviny, obsažené v odpadních vodách k hodnotám pod 10 ppm a také regenerace hydrolyzované močoviny během provozu s nízkou spotřebou páry a energie při nízkých provozních a investičních nákladech.

Claims

1. Hydrolyzační reaktor pro odstraňování močoviny, amoniaku a oxidu uhličitého z kapalné fáze, obsahující močovinu ve vodném roztoku, zahrnující:

v podstatě válcový vertikální plášť (2) obsahující vnější stěnu (2') a vnitřní stěnu (14);

velký počet vrstvených perforovaných desek (7), horizontálně orientovaných a umístěných uvnitř pláště (2) ve vzájemných odstupech;

přítokový otvor (3) pro kapalnou fázi, uspořádaný u dolního konce pláště (2), první prostředky (4) pro přivádění prvního podílu plynné fáze, zahrnující páru o vysokém tlaku a vysoké teplotě, upevněné v plášti (2) nad přítokovým otvorem (3);

výtokový otvor (5) pro kapalnou fázi, uspořádaný u horního konce pláště (2) ;

výpustný otvor (6) pro plynnou fázi, uspořádaný u horního konce pláště (2);

vyznačující se tím, že obsahuje dělicí mezistěnu (8), umístěnou horizontálně v předem určené výšce v plášti (2), kterou je vymezen první a druhý, v pořadí dolní a horní reakční prostor (9, 10), prostředky (11) k jímání a odvádění prvního plynného podílu z pláště (2), upevněné u dělicí mezistěny (8) v prvním reakčním prostoru (9), a druhé prostředky (15) pro přivádění druhého podílu plynné fáze, zahrnující páru o vysokém tlaku a teplotě, upevněné nad dělicí mezistěnou (8) ve druhém reakčním prostoru (10).

2. Reaktor podle nároku 1,vyznačující se tím, že dělicí mezistěna (8) je uspořádána v plášti (2) ve výšce mezi 55 % a 80 % užitečné výšky (H) pláště (2).

3. Reaktor podle nároku 2, vyznačující se tím, že dělicí mezistěna (8) je uspořádána ve výšce mezi 65 % a 75 % užitečné výšky (H) pláště (2).

4. Reaktor podle nároku 1,vyznačující se t í m, že dělicí mezistěna (8) se rozprostírá horizontálně v podstatě přes celý příčný řez pláště (2), a že prostředky (11) k jímání a odvádění zahrnují:

jímací komoru (12) pro první podíl plynné fáze, vytvořenou v první reakčním prostoru (9) mezi dělicí mezistěnou (8) a vnitřní stěnou (14) pláště (2), a odváděči kanál (13) probíhající koaxiálně v plášti (2) mezi jímací komorou (12) a výpustným otvorem (6), pro odvádění dvoufázového toku plynu s kapalinou z prvního reakčního prostoru (9).

5. Reaktor podle nároku 4, vy zn a č u j í c í se t í m, že zahrnuje separátor (16) plynu od kapaliny, umístěný mezi odváděcím kanálem (13) a výpustným otvorem (6) plynné fáze, pro separaci kapalné fáze od dvoufázového toku.

-9CZ 290217 B6

6. Reaktor podle nároku 5, vyznačující se tím, že separátor (16) plynu od kapaliny zahrnuje:

separační komoru (17) pro separaci kapalné fáze od plynné fáze, koaxiální s odváděcím kanálem (13), odmlžovač (18) pro separaci zbytkové kapalné fáze, obsažené v plynné fázi, vycházející ze separační komory (17), a recirkulační kanál (19), probíhající vně a koaxiálně vzhledem kodváděcímu kanálu (13) mezi separační komorou (17) a dělicí mezistěnou (8), pro vracení kapalné fáze, získané v separátoru (16), který je u dělicí mezistěny (8) a nad ní.

7. Reaktor podle nároku 1,vyznačující se tím, že perforované desky (7) zahrnují:

velký počet prvků (71) v podstatě s kosočtverečným nebo obdélníkovým průřezem, vymezujících uvnitř každého z nich jímací zóny (77) pro plynnou fázi, velký počet otvorů (73) pro průtok kapalné fáze, vytvořených v postranní stěně (76) prvků (71), velký počet otvorů (74) pro průtok plynné fáze, vytvořených v horní stěně prvků (71) v komunikaci s jímacími zónami (77), přičemž otvory (73) pro průtok kapalné fáze, mají větší rozměr než otvory (74) pro průtok plynné fáze.

8. Hydrolyzační reaktor pro odstraňování močoviny, amoniaku a oxidu uhličitého z kapalné fáze, obsahující močovinu ve vodném roztoku, zahrnující:

v podstatě válcový vertikální vnější plášť (2);

velký počet perforovaných desek (7) vrstvených a horizontálně orientovaných a umístěných ve vzájemných odstupech v plášti (2);

přítokový otvor (3) pro kapalnou fázi, uspořádaný u dolního konce pláště (2);

první prostředky (4) pro přivádění prvního podílu plynné fáze, obsahující páru o vysokém tlaku a teplotě, upevněné v plášti (2) nad přítokovým otvorem (3) kapalné fáze a výpustný otvor (6) pro plynnou fázi, uspořádaný u horního konce pláště (2), vyznačující se tím, že zahrnuje:

dělicí mezistěnu (8), horizontálně se rozprostírající v plášti (2) v předem určené výšce v podstatě přes celý průřez pláště (2), první a druhý, v pořadí dolní a horní, reakční prostor (9,10), které jsou vymezeny v plášti (2) dělicí mezistěnou (8), jímací komoru (12), pro první podíl plynné fáze, vytvořenou v prvním reakčním prostoru (9) mezi dělicí mezistěnou (8) a vnitřní stěnou (14) pláště (2),

-10CZ 290217 B6 odváděči kanál (13), probíhající koaxiálně v plášti (2) mezi jímací komorou (12) a výstupním otvorem (6) plynné fáze pro odvádění dvoufázového toku plynu s kapalinou z prvního reakčního prostoru (9), druhé prostředky (15) pro přivádění druhého podílu plynné fáze, obsahující páru o vysokém tlaku a teplotě, upevněné nad dělicí mezistěnou (8) ve druhém reakčním prostoru (10), a výtokový otvor (5) pro kapalnou fázi, uspořádaný ve druhém reakčním prostoru (10) u dělící mezistěny (8).

9. Reaktor podle nároku 8, v y z n a č u j í c í se t í m , že dělicí mezistěna (8) je uspořádána v plášti (2) ve výšce mezi 55 % a 80 % užitečné výšky (H) pláště (2).

10. Reaktor podle nároku 9, v y z n a č u j í c í se t í m , že dělicí mezistěna (8) je uspořádána v plášti (2) ve výšce mezi 65 % a 75 % užitečné výšky (H) pláště (2).

11. Reaktor podle nároku 8, vyznaču j í cí se tí m , že zahrnuje separátor (16) plynu od kapaliny, pro separaci kapalné fáze z dvoufázového toku, umístěný mezi odváděcím kanálem (13) a výpustným otvorem (6) plynné fáze.

12. Reaktor podle nároku 11,vyznačující se tím, že separátor (16) plynu od kapaliny zahrnuje:

komoru (17) pro separaci kapalné fáze od plynné fáze, koaxiální s odváděcím kanálem (13), odmlžovač (18) pro separaci zbytkové kapalné fáze, obsažené v plynné fázi, odcházející ze separační komory (17), a průchod (20) pro kapalinu, pro vracení kapalné fáze do druhého reakčního prostoru (10).

13. Reaktor podle nároku 8, v y z n a č u j í c í se t í m , že perforované desky (7) zahrnují:

velký počet prvků (71) v podstatě s kosočtverečným nebo obdélníkovým průřezem, vymezujících uvnitř každého z nich jednotlivé jímací zóny (77) pro plynnou fázi, velký počet otvorů (73) pro průtok kapalné fáze, vytvořených v postranní stěně (76) prvků (71) a velký počet otvorů (74) pro průtok plynné fáze, vytvořených v horní stěně prvků (71), které jsou v komunikaci s jímacími zónami (77), přičemž otvory (73) pro průtok kapalné fáze mají větší rozměr než otvory (74) pro průtok plynné fáze.