PL102515B1 - Reaktor zbiornikowy do prowadzenia procesow nitrowania - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest reaktor zbiorni¬ kowy do prowadzenia procesów nitrowania metoda ciagla.

Znane dotychczas reaktory do prowadzenia ciaglych egzotermicznych procesów chemicznych 5 zwlaszcza reakcji nitrowania, sa przewaznie reaktorami typu zbiornikowego z mieszaniem, o powierzchni wymiany ciepla, która stanowi za¬ montowana wewnatrz reaktora wezownica z prze¬ plywajacym przez nia czynnikiem chlodzacym, lub 10 chlodnica o pionowym peku rurek chlodzonych zewnatrz.

Przykladem reaktora z wbudowana chlodnica o pionowym peku rurek jest aparat stosowany do ciaglego nitrowania metoda Schmida-Meissnera 15 znany z polskiego opisu patentowego nr 25419 Nitrator ten jest pionowym wymiennikiem plasz- czowo-rurowym. Posiada on pionowo umieszczona jedna rure o srednicy wielokrotnej wiekszej od srednicy pozostalych rur. W rurze tej umieszczone ^ jest szybkobiezne mieszadlo srubowe. Reakcja przebiega w przestrzeni rurowej reaktora, prze¬ strzen miedzyrurowa wypelniona jest czynnikiem odbierajacym cieplo reakcji.

Czynnik nitrowany dostarczany jest do górnej 25 czesci reaktora, w poblizu mieszadla przy pomocy rury wglebnej. Czynnik nitrujacy podawany jest od dolu reaktora króccem umieszczonym centralnie w dnie komory wlotowej wymiennika. Reagenty i produkty reakcji przelewaja sie z reaktora kroc- 30 cem wylewowym umieszczonym w powierzchni bocznej górnej komory wymiennika.

Przeplywowy reaktor tego typu ma w stosunku do powierzchni wymiany ciepla duza objetosc czynna, co w konsekwencji prowadzi, przy stalym stezeniu produktu w mieszaninie wyplywajacej, do znacznych jego ilosci w reaktorze. Jest to zjawisko szczególnie niepozadane w przypadku otrzymywa¬ nia w reaktorze, w wyniku reakcji nitrowania, materialów wybuchowych, badz innych substancji o zblizonych wlasciwosciach do materialów wy¬ buchowych. Sztywne umocowanie konców rurek do obu den sitowych wprowadza koniecznosc sto¬ sowania kompensatorów cieplnych.

Istota wynalazku jest reaktor do prowadzenia procesów nitrowania, w którym proces nitrowania prowadzi sie na zewnatrz umieszczonej w nim po¬ wierzchni wymiany ciepla, utworzonej z ukladów rur Fielda, które lacznie z dnem mocujacym rury o wiekszej srednicy zapewniaja uzyskanie w kon¬ strukcji duzego stosunku powierzchni chlodzacej do objetosci reaktora.

Reaktor wedlug wynalazku jest pionowym zbior¬ nikiem zaopatrzonym w mieszadla turbinowe umieszczone na jednym wale oraz w uklad rur Fielda umocowanych w dnie sitowym, które jako jedna calosc lacznie z dnem tworza powierzchnie wymiany ciepla reaktora. Rury te rozlozone sa w kilku centrycznych kregach, przy czym srednica podzialowa najmniejszego kregu jest wieksza od 102 515102 515 srednicy mieszadla co najmniej o dwie srednice zewnetrzne rury Fielda. Zabezpiecza to burzliwy przeplyw mieszaniny reakcyjnej przy najblizej polozonych scianach zbiornika rurkach Fielda.

Reaktor posiada przegrody w formie poziomych 5 pierscieni, bedacych zarazem przekladkami dystan¬ sujacymi dla rur. Komory wlotowa i wylotowa czynnika chlodzacego reaktor, zlokalizowane sa pod jego dnem.

Stosowane mieszadlo jest wielostopniowe, a ilosc 10 stopni równa jest ilosci przegród. Najnizszy stopien mieszadla jest turbina otwarta. Pozostale stopnie sa mieszadlami turbinowymi o kacie nachylenia lopatek 45°. Kierunek obrotów mieszadla powoduje ruch cieczy z góry w dól po osi symetrii reaktora. 15 Reakcje prowadzi sie w przestrzeni miedzy- rurowej, a substraty dostarcza sie osobnymi króccami do dolnej czesci reaktora w poblizu jego osi symetrii. Przelew umieszczony jest na po¬ wierzchni bocznej reaktora, na takiej wysokosci, ^ ze konce rur Fielda wymiennika wystaja ponad lustro cieczy. Króciec spustu awaryjnego umiesz¬ czony jest równiez na powierzchni bocznej, w naj¬ nizszej czesci roboczej reaktora, umozliwia on za¬ instalowanie klaby awaryjnej. Reaktor moze byc 25 dodatkowo zaopatrzony w plaszcz powierzchni bocznej. Robocza powierzchnia wymiany ciepla w reaktorze sklada sie z powierzchni rur Fielda i po¬ wierzchni dna sitowego. W stanach awaryjnych istnieje mozliwosc odbioru ciepla przez po- 30 wierzchnie plaszcza bocznego.

Konstrukcja reaktora wedlug wynalazku umozli¬ wia prowadzenie egzotermicznych procesów nitrowa¬ nia przy krótkich czasach reakcji z duzym bezpie¬ czenstwem ruchowym z zachowaniem stalych zalozo- 35 nych parametrów technologicznych. Ten sposób kon¬ strukcji zapewnia maksymalny stosunek powierzchni chlodzacej do objetosci czynnej reaktorów typu zbior¬ nikowego z mieszaniem. Zastosowanie ukladu rur Fielda umozliwia prowadzenie reakcji w przestsze- 40 ni miedzyrurowej, eliminuje koniecznosc stosowa¬ nia kompensatorów.

Konstrukcja reaktora do procesów nitrowania, wedlug wynalazku przedstawiona jest schematycz¬ nie w przekroju podluznym na zalaczonym rysun- 45 ku fig. 1, zas na rysunku fig. 2 przedstawiony jest przekrój poprzeczny przez reaktor w miejscu przeciecia A-A.

Reaktor do procesów nitrowania wedlug wy¬ nalazku wyposazony jest w pierscieniowy uklad 1 50 intensywnej, posredniej wymiany ciepla utworzony z rurek Fielda, rozmieszczonych w centrycznych kregach 2 wokól mieszadla wielostopniowego 3.

Poszczególne rurki zewnetrzne 4> stanowiace uklad 1 umocowane sa w dnie sitowym 5 które oddziela 55 przestfzen reakcyjna aparatu od przestrzeni sta¬ nowiacej zbiornik czynnika chlodzacego cyrkuluja- cego w ukladzie rur Fielda.

Od góry rozmieszczone swobodnie w przestrzeni reakcyjnej rurki 4 posiadaja zamkniete konce 6. 60 Reaktor zamkniety jest od góry pokrywa 7. Otwar¬ te rurki wewnetrzne 8 systemu Fielda wchodzace do wnetrza rurek 4, umocowane sa w dnie sitowym 9. Do przestrzeni 10 utworzonej miedzy dnami sito¬ wymi 5 i 9 wchodzi króciec 11 doprowadzajacy 65 czynnik chlodzacy, który cyrkuluje w wewnetrz¬ nych ukladach wtórnej wymiany ciepla utworzo¬ nych miedzy sciankami rurek 4 i 8. Osadzone w dolnej czesci reaktora w dnie 5 rurki 4 w górnej czesci reaktora posiadaja swobodne zakonczenia rurek, co umozliwia nieograniczona dylatacje ter¬ miczna w kierunku podluznym poszczególnych rurek.

W pionie uklady pierscieniowe 1 rurek Fielda, podzielone sa na komory • poziomymi przegrodami dystansujacymi usztywniajacymi uklad 1. Mie¬ szadlo wielostopniowe 3 posiada na wale 13 po¬ jedyncze mieszadla tworzace miedzy przegrodami dystansujacymi 12 strefy reakcji w aparacie. Na koncu walu 13 znajduje sie wysokoefektywne mie¬ szadlo turbinowe 14, które w komorze 15 dysper¬ guje doprowadzane przewodami 16 substraty, to jest doprowadzane do reaktora zwiazki aromatycz¬ ne z mieszanina nitrujaca. Dalsze stopnie mie¬ szadla wielostopniowego 3 twonza mieszadla tur¬ binowe 17 o kacie nachylenia lopatek 45°.

Ilosc mieszadel 17 jest równa ilosci komór 15 utworzonych miedzy przegrodami dystansujacymi 12. Sciana zewnetrzna reaktora otoczona jest wy¬ miennikiem plaszczowym 18 z króccem doprowa¬ dzajacym 19 medium chlodzace i króccem odpro¬ wadzajacym 20. Dolna czesc reaktora zamknieta jest pokrywa 21 na której znajduje sie króciec 22 odprowadzajacy czynnik chlodzacy z ukladu rur Fielda. Produkty nitrowania z reaktora odpro¬ wadza sie króccem 23 a króciec 24 stanowi króciec spustowy.

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Reaktor zbiornikowy do prowadzenia procesów nitrowania zaopatrzony w mieszadlo i rozwinieta rurkowa powierzchnie wymiany ciepla, znamienny tym, ze rurkowa powierzchnie wymiany ciepla stanowi pierscieniowy uklad (1), intensywnej po¬ sredniej wymiany ciepla, utworzony z rurek Fielda, rozmieszczonych w centrycznych kregach (2), wokól mieszadla wielostopniowego (3), przy czym poszczególne rurki (4) umocowane sa w dnie sitowym (5), odgraniczajacym od dolu przestrzen reakcyjna a zamkniete konce (6) rurek (4) rozmie¬ szczone sa swobodnie w górnej czesci przestrzeni reakcyjnej, zamknietej pokrywa (7), zas otwarte rurki (8), wchodzace do wnetrza rurek (4), umoco¬ wane sa w drugim dnie sitowym (9), przy czym do przestrzeni utworzonej miedzy dnami sitowymi (5) i (9) wchodzi króciec (11) doprowadzajacy czyn¬ nik chlodzacy do wewnetrznych ukladów wtórnej wymiany ciepla, utworzonych miedzy sciankami rurek (4) i (8) natomiast w pionie pierscieniowy uklad rurek Fielda, podzielony jest na komory, poziomymi przegrodami dystansujacymi (12), przy czym wal (13) mieszadla wielostopniowego (3), za¬ konczony jest mieszadlem turbinowym (14), pracu¬ jacym w komorze dyspergowania (15), do której wchodza przewody doprowadzajace (16), surowce i mieszanine nitrujaca w obszar intensywnego dzialania mieszadla (14), ponadto na dalszych stop¬ niach walu (13) znajduja sie mieszadla turbino¬ we (17) o kacie nachylenia lopatek 45°, których ilosc odpowiada ilosci komór utworzonych miedzy5 102 515 6 przegrodami dystansujacymi (12), ponadto sciana zewnetrzna reaktora otoczona jest wymiennikiem plaszczowym (18), z króccem doprowadzajacym (19) i króccem (20) odprowadzajacym medium chlodza¬ ce, a na dolnej pokrywie reaktora (21) znajduje sie króciec (22) odprowadzajacy czynnik chlodzacy, zas na plaszczu reaktora znajduje sie króciec (23) do od¬ prowadzania produktów oraz króciec spustowy (24). R9.2