Opublikowano dnia 30 sierpnia 1960 r. £¦ mm *x POLSKIEJ RZECZYPOSPOLITEJ LUDOWEJ OPIS PATENTOWY Nr 43476 KI. 12 e, 4/01 Instytut Przemyslu Organicznego *) Warszawa, Polska Mieszadlo mechaniczne do reaktorów chemicznych Patent trwa od dnia 2 maja 1959 r.Przedmiotem wynalazku jest mieszadlo me¬ chaniczne do reaktorów, w szczególnosci nitra- torów.Nitrowanie zwiazków organicznych mieszani¬ na, kwasu azotowego z kwasem siarkowym na¬ lezy do najwazniejszych procesów w technolo¬ gii chemicznej zwiazków organicznych. Jest to na ogól proces typowy dla szerokiego wachla¬ rza zwiazków organicznych z pewnymi odchy¬ leniami dla kazdego zwiazku.W stosowanych dotychczas metodach nitro¬ wania zwiazków organicznych mieszaninami nitrujacymi stwierdzono, ze wydajnosci uzyski¬ wane w procesach nitrowania sa mniejsze od wydajnosci teoretycznych, przy czym róznica ta przy wyzszych stopniach nitrowania, np. przy nitrowaniu dwunitrotoulenu do trójnitrotoluenu wynosi okolo 20°/«. Glówna przyczyna tych strat sa procesy utleniania towarzyszace procesom *) Wlasciciel patentu oswiadczyl, ze twórca wynalazku jest doc. mgr inz. Stefan Raczynski nitrowania. Jednym z czynników zapobiegaja¬ cych procesowi utleniania jest wlasciwe wy¬ mieszanie masy nitracyjnej w reaktorze. Ostat¬ nie uzaleznione jest calkowicie od konstrukcji mieszadla V charakteru wytwarzanego przez nie¬ go mieszania oraz od sposobu krazenia masy nitracyjnej w nitratorze. Mieszanie mechanicz¬ ne w nitratorze powinno byc jak najbardziej dostosowane do charakteru reakcji nitrowania, przy czym nalezy pamietac, ze nie zawsze in¬ tensywne mieszanie jest wlasciwe. Najwazniej¬ szym warunkiem, jakiemu powinno odpowiadac wlasciwe wymieszanie masy nitracyjnej, to za¬ pobieganie rozwarstwianiu sie masy nitracyjnej, wytworzenie jednorodnej zawiesiny fazy orga¬ nicznej w fazie kwasowej, lecz bez wytworze¬ nia trwalej emulsji tych faz, która utrudniala¬ by proces separacji po zakonczeniu procesu ni¬ trowania.Rozwarstwianie sie masy nitracyjnej moze zachodzic nawet podczas pelnego ruchu mie¬ szadla, jak np. w procesie nitrowania dwuni-trotoluenu do trójnitrotoluenu, co jest nader niepozadane ze wzgledu na niebezpieczenstwo samozapalania sie, poniewaz wówczas na po¬ wierzchni masy nitracyjnej plywa warstwa nitrozwiazku, nasyconego kwasem azotowym oraz gazowymi tlenkami azotowymi, które obni¬ zaja jego ciezar wlasciwy. Proces dalszego utleniania nitrozwiazku postepuje wówczas w przyspieszonym tempie wraz z towarzy¬ szacym mu dalszym wzrostem temperatury, co moze spowodowac samozapalenie sie nitro¬ zwiazku organicznego, po którym z kolei moze nastapic grozny pozar i wybuch.Glówna zasada prawidlowego mieszania masy nitracyjnej w nitratorze powinna polegac na tym, aby górna jej warstwa byla intensywnie zasysana z samej powierzchni cieczy przez wi¬ rujace mieszadlo i tloczona ku dolowi az do samego dna nitra tora w jednym tylko obiegu krazenia cieczy, zas na peryferii ciecz powinna podnosic sie do góry przy jednoczesnym lekkim wirowaniu calej zawartosci nitratora.Znane dotychczas konstrukcje nitra torów z mieszadlem mechanicznym, jak np. typu ra¬ mowego czy kotwicowego albo mieszadlo o ksztalcie turbiny dwustronnej ssaco-tloczacej, nie spelniaja wymaganych warunków, bowiem wirnik turbinowy ssaoo-tloczacy, zawieszony na wale pionowym, jest umieszczony gleboko pod powierzchnia cieczy i podczas jego dzialania two¬ rza sie dwa obiegi krazenia: górny i dolny. Z po¬ wodu glebokiego zanurzenia wirnika zasysanie cieczy z samej powierzchni masy nitracyjnej jest nader utrudnione, a wiec za pomoca tego typu mieszadla nie mozna zapobiec utlenia¬ niu sie nitrozwiazku oraz rozwarstwianiu sie masy nitracyjnej, co moze pociagnac za soba samorozklad i samozapalenie sie substancji organicznej.Równiez dolny obieg krazenia cieczy powsta¬ jacy w nitratorze, zaopatrzonym w wirnik tur¬ binowy dwustronnie zasysajacy, nie przyczynia sie do wytworzenia jednorodnej zawiesiny fazy nitrozwiazku organicznego w fazie kwasowej.Dolny obieg krazenia cieczy bedzie bogatszy w ciezsza faze kwasowa, co tez ulatwi rozwar¬ stwianie sie masy nitracyjnej w nitratorze.Do prawidlowego mieszania masy nitracyj¬ nej w nitratorze nadaje sie konstrukcja mie¬ szadla wedlug patentu polskiego nr 38076. Wir¬ nik ten o ksztalcie bebna cylindrycznego, który powinien byc umieszczony w poblizu powierz¬ chni cieczy, wywoluje wlasciwy ruch cieczy; wirnik ten moze jednak znalezc zastosowanie tylko w nitratorach o dzialaniu ciaglym, gdzie poziom napelnienia reaktora jest staly.Wlasciwe wymieszanie masy nitracyjnej rów¬ niez i w nitratorze o dzialaniu periodycznym umozliwia konstrukcja mieszadla mechanicz¬ nego wedlug niniejszego wynalazku.Mieszadlo wedlug wynalazku jest uwidocz¬ nione na rysunku, na którym fig. 1 przedsta¬ wia 'mieszadlo z odmiana wirnika wedlug pa¬ tentu 38076, polegajaca na zastosowaniu nad tym wirnikiem na jego wale dodatkowych skrzydelek smiglowych, fig. 2 — odmiane mie¬ szadla wedlug fig. 1, w której zastosowane sa na jego walie tylko skrzydelka smiglowe szcze¬ gólnego ksztaltu, a fig. 3 przedstawia w wiek¬ szej skali skrzydelka smiglowe zastosowane za¬ równo w mieszadle wedlug fig. 1, jak i w mie¬ szadle wedlug fig. 2.W mieszadle wedlug fig. 1 na pionowym wale oprócz wirnika 1 o konstrukcji wedlug patentu 38076 umocowane sa nad tym wirni¬ kiem skrzydelka smiglowe 2, które przy pod¬ noszeniu sie cieczy zasysaja ja z samej po¬ wierzchni. Skrzydelka 2 róznia sie od znanych tym, ze górna plaszczyzna kazdego skrzydelka 2 jest na swym zewnetrznym koncu 3 zgieta w dól pod katem prostym. Ten zgiety koniec 3 powoduje zmiane odsrodkowego kierunku cie¬ czy na pionowy ku dolowi. Dzieki takiej wla¬ snie budowie tych skrzydelek 2 umozliwione zostaje powyzej wspomniane zasysanie cieczy z samej jej powierzchni, co pozwala na zasto¬ sowanie mieszadla wedlug wynalazku takze i w nitratorze o dzialaniu okresowym.Mieszadlo wedlug fig. 2 rózni sie od mieszadla wedlug fig. 1 tym, ze nie ma wirnika 1, wyko¬ nanego wedlug patentu nr 38076, natomiast na wale mieszadla, na róznych jago wysokosciach i na dolnym koncu zamocowane sa skrzydelka smiglowe o budowie przedstawionej na fig. 3.Mieszadlo wedlug fig. 2 pozwala na uzyska¬ nie potrzebnego krazenia z zasysaniem od góry z samej powierzchni tej cieczy.Mieszadlo wedlug wynalazku nie tylko po^ woduje prawidlowe krazenie cieczy w nitra¬ torze, lecz takze zapewnia bezpieczenstwo w procesie nitrowania, pozwalajac jednoczesnie na osiagniecie najwyzszej mozliwej wydajnosci procesu nitrowania. — 1 — PL