RU99994U1

RU99994U1 - TUBULAR REACTOR FOR PRODUCING A PUMP OF AMMONIUM SALTS

Info

Publication number: RU99994U1
Application number: RU2010123125/05U
Authority: RU
Inventors: Павел Николаевич Володин; Владимир Петрович Сергеев; Михаил Иванович Ковалев; Фарит Абдуллович Дибаев; Василий Николаевич Шурупов
Original assignee: Открытое акционерное общество (ОАО) "Мелеузовские минеральные удобрения"
Priority date: 2010-06-07
Filing date: 2010-06-07
Publication date: 2010-12-10

Abstract

Заявляемая полезная модель относится к реакторам, в которых происходит смешение и взаимодействие реагентов с образованием полупродукта для получения минеральных удобрений. Решаемая задача - разработка эффективного устройства для получения полупродукта сложных минеральных удобрений (например, сульфоаммофосной пульпы), не подверженного кислотной коррозии за счет организации специального порядка ввода смешиваемых компонентов. Трубчатый реактор для получения пульпы солей аммония, включающий трубчатый корпус, патрубки подвода аммиака и кислоты и сопло для вывода пульпы, отличается тем, что содержит дополнительно патрубок подвода пульпы соли аммония и кислоты средней силы, например, фосфорной кислоты, все патрубки расположены в голове трубчатого реактора, причем соосным с трубчатым корпусом является патрубок подвода сильной кислоты, например, серной кислоты, а патрубок подвода аммиака и патрубок подвода пульпы соли аммония и кислоты средней силы, например, фосфорной кислоты - установлены так, что их оси находятся под углом к оси трубчатого корпуса и навстречу друг другу. Трубчатый корпус выполнен предпочтительно сужающимся по ходу потока смешиваемых компонентов. Поток агрессивной серной кислоты в трубчатом корпусе реактора оказывается изолирован от стенок корпуса реактора закручивающимися потоками малоагрессивных аммиака и пульпы аммонийфосфата, за счет чего стенки корпуса реактора не подвержены кислотной коррозии, несмотря на высокую температуру внутри корпуса трубчатого реактора. 1 фиг. The inventive utility model relates to reactors in which the mixing and interaction of the reactants with the formation of the intermediate to obtain mineral fertilizers. The problem to be solved is the development of an effective device for producing an intermediate product of complex mineral fertilizers (for example, sulfoammophos pulp) that is not subject to acid corrosion due to the organization of a special procedure for introducing mixed components. A tubular reactor for producing pulp of ammonium salts, including a tubular body, nozzles for supplying ammonia and acid and a nozzle for withdrawing pulp, is characterized in that it further comprises a nozzle for supplying pulp of ammonium salts and medium strength acids, for example phosphoric acid, all nozzles are located in the head of the tubular reactor, and coaxial with the tubular body is a pipe for supplying a strong acid, for example, sulfuric acid, and a pipe for supplying ammonia and a pipe for supplying pulp of ammonium salt and medium acid, for example, phosphorus molecular weight acids - are mounted so that their axes are at an angle to the axis of the tubular body and towards each other. The tubular body is preferably tapering along the flow of the mixed components. The flow of aggressive sulfuric acid in the tubular reactor vessel is isolated from the walls of the reactor vessel by swirling flows of slightly aggressive ammonia and ammonium phosphate pulp, due to which the reactor vessel walls are not susceptible to acid corrosion, despite the high temperature inside the tube reactor vessel. 1 of FIG.

Description

Заявляемая полезная модель относится к реакторам, в которых происходит смешение и взаимодействие реагентов с образованием полупродукта для получения минеральных удобрений.The inventive utility model relates to reactors in which the mixing and interaction of the reactants with the formation of the intermediate to obtain mineral fertilizers.

Известен реактор для производства солей аммония /Патент РФ №2146557, опубл. 20.03.2000/, содержащий трубчатую реакционную камеру, первое устройство подачи газообразного аммиака в направлении вдоль оси камеры, и, по меньшей мере, одно устройство подачи кислоты в камеру в направлении, перпендикулярном оси камеры, причем устройство содержит второе устройство подачи аммиака в направлении, перпендикулярном оси камеры. Введение в центральную часть реактора некоторого дополнительного количества аммиака имеет следствием повышение коэффициента полезного действия реактора и ограничение коррозии в этой центральной части реактора. Часть реактора, в наибольшей степени подверженная коррозии, согласно описанию, может рассматриваться в качестве расходуемой или вспомогательной детали.Known reactor for the production of ammonium salts / Patent of the Russian Federation No. 2146557, publ. 03/20/2000 / comprising a tubular reaction chamber, a first ammonia gas supply device in a direction along the chamber axis, and at least one acid supply device into the chamber in a direction perpendicular to the camera axis, the device comprising a second ammonia supply device in the direction perpendicular to the camera axis. The introduction of a certain additional amount of ammonia into the central part of the reactor results in an increase in the efficiency of the reactor and the limitation of corrosion in this central part of the reactor. The part of the reactor that is most susceptible to corrosion, as described, can be considered as a consumable or auxiliary part.

Реактор подвержен коррозии, так как подача аммиака в реактор осуществляется по центру его сечения, а наиболее агрессивная составляющая смешиваемых компонентов - кислота, оставаясь частично не прореагировавшей вблизи стенок реактора, вызывает их коррозию; поскольку реакция нейтрализации проходит с выделением тепла, воздействие высокой температуры усиливает процесс кислотной коррозии дополнительно.The reactor is susceptible to corrosion, since ammonia is fed into the reactor at the center of its cross section, and the most aggressive component of the components being mixed is acid, which remains partially unreacted near the walls of the reactor and causes their corrosion; since the neutralization reaction proceeds with the release of heat, exposure to high temperature enhances the process of acid corrosion additionally.

Если реактор имеет всего одно устройство подачи кислоты, исключается возможность введения в реактор двух разных кислот без их смешения. Но и при введении в реактор разных кислот через разные устройства подачи кислоты смешение кислот, например, средней силы и сильных, подлежащих нейтрализации аммиаком в трубчатом реакторе, делает процесс плохо управляемым. Именно по этой причине известные схемы производства минеральных удобрений типа сульфоаммофоса предполагают предварительное смешение в реакторе-смесителе аммиака с фосфорной и серной кислотами и последующую подачу полученной пульпы в трубчатый реактор для удаления избытка влаги. Поэтому возможности данного реактора по вариантам получения полупродуктов разных марок удобрений ограничены.If the reactor has only one acid supply device, the possibility of introducing two different acids into the reactor without mixing them is excluded. But even when different acids are introduced into the reactor through different acid supply devices, the mixing of acids, for example medium strength and strong, to be neutralized with ammonia in a tubular reactor, makes the process poorly controlled. For this reason, well-known schemes for the production of mineral fertilizers such as sulfoammophos require preliminary mixing of ammonia with phosphoric and sulfuric acids in a mixing reactor and subsequent feeding of the resulting pulp to a tubular reactor to remove excess moisture. Therefore, the capabilities of this reactor in options for producing intermediates of different brands of fertilizers are limited.

Прототипом является трубчатый реактор для получения пульпы фосфатов аммония, включающий корпус с коаксиально расположенным в нем устройством, подводящим жидкий аммиак, и с патрубком, подводящим кислоту, установленным перпендикулярно оси реактора, на конце корпуса находится сопло для выхода пульпы, причем устройство, подводящее аммиак, выполнено в виде патрубка, на конце которого установлен распределитель /Патент РФ №2360729, опубл. 10.07.2009/.The prototype is a tubular reactor for the production of ammonium phosphate pulp, including a housing with a coaxially arranged device supplying liquid ammonia and a pipe supplying acid installed perpendicular to the axis of the reactor; at the end of the body there is a nozzle for outputting pulp, and the device supplying ammonia, made in the form of a pipe, at the end of which a distributor is installed / RF Patent No. 2360729, publ. July 10, 2009 /.

Данный реактор имеет следующие недостатки. Во-первых, он подвержен коррозии, так как подача аммиака в реактор осуществляется по центру его сечения, а наиболее агрессивная составляющая смешиваемых компонентов - кислота, оставаясь частично не прореагировавшей вблизи стенок реактора, вызывает их коррозию; поскольку реакция нейтрализации проходит с выделением тепла, воздействие высокой температуры усиливает процесс кислотной коррозии дополнительно.This reactor has the following disadvantages. Firstly, it is susceptible to corrosion, since ammonia is fed into the reactor at the center of its cross section, and the most aggressive component of the components to be mixed is the acid, which remains partially unreacted near the walls of the reactor and causes their corrosion; since the neutralization reaction proceeds with the release of heat, exposure to high temperature enhances the process of acid corrosion additionally.

Во-вторых, реактор имеет всего один ввод кислоты, что исключает возможность введения в реактор двух разных кислот без их смешения. Смешение кислот, например, средней силы и сильных, подлежащих нейтрализации аммиаком в трубчатом реакторе, делает процесс плохо управляемым. Именно по этой причине известные схемы производства минеральных удобрений типа сульфоаммофоса предполагают предварительное смешение в реакторе-смесителе аммиака с фосфорной и серной кислотами и последующую подачу полученной пульпы в трубчатый реактор для удаления избытка влаги. Поэтому возможности данного реактора по вариантам получения полупродуктов разных марок удобрений весьма ограниченны; фактически реактор не пригоден для получения сложных удобрений.Secondly, the reactor has only one acid input, which eliminates the possibility of introducing into the reactor two different acids without mixing them. A mixture of acids, for example medium strength and strong, to be neutralized with ammonia in a tubular reactor, makes the process poorly controlled. For this reason, well-known schemes for the production of mineral fertilizers such as sulfoammophos require preliminary mixing of ammonia with phosphoric and sulfuric acids in a mixing reactor and subsequent feeding of the resulting pulp to a tubular reactor to remove excess moisture. Therefore, the capabilities of this reactor in options for producing intermediates of different brands of fertilizers are very limited; in fact, the reactor is not suitable for complex fertilizers.

К недостаткам реактора следует также отнести удлиненный патрубок подвода аммиака, создающий возможность образования застойных зон в передней части реактора, что может привести к забивке реактора.The disadvantages of the reactor should also include an elongated ammonia supply pipe, which creates the possibility of the formation of stagnant zones in the front of the reactor, which can lead to clogging of the reactor.

Решаемой задачей является разработка эффективного устройства для получения полупродукта сложных минеральных удобрений (например, сульфоаммофосной пульпы), не подверженного кислотной коррозии за счет организации специального порядка ввода смешиваемых компонентов.The problem to be solved is the development of an effective device for producing an intermediate product of complex mineral fertilizers (for example, sulfoammophos pulp) that is not subject to acid corrosion due to the organization of a special procedure for introducing mixed components.

Поставленная задача решается тем, что трубчатый реактор для получения пульпы солей аммония, включающий трубчатый корпус, патрубки подвода аммиака и кислоты и сопло для вывода пульпы, отличается тем, что содержит дополнительно патрубок подвода пульпы соли аммония и кислоты средней силы, например, фосфорной кислоты, все патрубки расположены в голове трубчатого реактора, причем соосным с трубчатым корпусом является патрубок подвода сильной кислоты, например, серной кислоты, а патрубок подвода аммиака и патрубок подвода пульпы соли аммония и кислоты средней силы, например, фосфорной кислоты - установлены так, что их оси находятся под углом к оси трубчатого корпуса и навстречу друг другу. Трубчатый корпус выполнен предпочтительно сужающимся по ходу потока смешиваемых компонентов.The problem is solved in that the tubular reactor for receiving the pulp of ammonium salts, including a tubular body, nozzles for supplying ammonia and acid and a nozzle for outputting the pulp, is characterized in that it additionally contains a nozzle for supplying pulp of ammonium salt and medium strength acid, for example, phosphoric acid, all the nozzles are located in the head of the tubular reactor, and the nozzle for supplying a strong acid, for example sulfuric acid, is coaxial with the tubular body, and the nozzle for supplying ammonia and the nozzle for supplying pulp of ammonium salt and medium strength acids, such as phosphoric acid, are set so that their axes are at an angle to the axis of the tubular body and towards each other. The tubular body is preferably tapering along the flow of the mixed components.

Корпус реактора имеет длину 1800 мм, диаметр 257 мм и толщину стенки 8 мм, изготовлен из металла Сталь-30. Имеет свинцовую прослойку толщиной 5 мм с внутренней стороны. Также внутри корпуса реактора по всей длине установлены графитовые втулки с внутренним диаметром 150 мм. Давление внутри реактора около 5 кг/см², температура доходит до 150°С, рабочая емкость 56 литров.The reactor vessel has a length of 1800 mm, a diameter of 257 mm and a wall thickness of 8 mm, made of Steel-30 metal. It has a lead layer 5 mm thick on the inside. Also, graphite bushings with an inner diameter of 150 mm are installed along the entire length of the reactor vessel. The pressure inside the reactor is about 5 kg / cm ² , the temperature reaches 150 ° C, and the working capacity is 56 liters.

Крышка и патрубки подвода изготовлены из нержавеющей стали марки ЭИ-943.The inlet cover and nozzles are made of stainless steel grade EI-943.

Отвод изготовлен из нержавеющей стали марки ЭИ-943 или керамики.The tap is made of stainless steel grade EI-943 or ceramic.

Сопло для вывода готовой сульфоаммофосной пульпы изготовлено из нержавеющей стали марки ЭИ-943; имеет предпочтительно три приваренные внутри направляющие лопатки - для распыла сульфоаммофосной пульпы.The nozzle for outputting the finished sulfoammophos pulp is made of stainless steel grade EI-943; preferably has three guide vanes welded inside - for spraying sulfoammophos pulp.

Устройство представлено на фиг.1. Оно имеет крышку реактора (1); трубчатый корпус устройства предпочтительно сужающийся по ходу потока смешиваемых компонентов, например, за счет его выполнения из последовательно расположенных реактора (2), сужающегося по ходу потока, и реакционной трубы (3) постоянного диаметра; также устройство имеет отвод (4) и сопло (5) для вывода готовой сульфоаммофосной пульпы; для подвода аммиака, серной кислоты H₂SO₄ и пульпы соли аммония и кислоты средней силы - пульпы аммонийфосфата - предназначены, соответственно, патрубки подвода (6), (7), (8). Соосным с трубчатым корпусом является патрубок (7) подвода сильной кислоты, например, серной кислоты, расположенный между патрубками (6) и (8). Патрубки (6) и (8) могут быть поменяны местами между собой. Патрубки (6) и (8) установлены так, что их оси находятся под углом к оси корпуса реактора (2) и навстречу друг другу.The device is presented in figure 1. It has a reactor cover (1); the tubular body of the device is preferably tapering along the flow of the mixed components, for example, due to its implementation from a sequentially located reactor (2), tapering along the flow, and a reaction pipe (3) of constant diameter; the device also has a tap (4) and a nozzle (5) for outputting the finished sulfoammophos pulp; for supplying ammonia, sulfuric acid H ₂ SO ₄ and pulp of ammonium salt and acid of medium strength - pulp of ammonium phosphate, respectively, supply pipes (6), (7), (8) are intended. Coaxial with the tubular body is a pipe (7) for supplying a strong acid, for example, sulfuric acid, located between the pipes (6) and (8). Pipes (6) and (8) can be interchanged. The nozzles (6) and (8) are installed so that their axes are at an angle to the axis of the reactor vessel (2) and towards each other.

Трубчатый реактор предназначен для нейтрализации жидким аммиаком смеси серной кислоты и фосфорной кислоты, находящейся в пульпе аммонийфосфата, с последующим получением сульфоаммофосной пульпы - полупродукта для выпуска сложных удобрений различных марок.The tubular reactor is designed to neutralize liquid ammonia with a mixture of sulfuric acid and phosphoric acid in the ammonium phosphate pulp, followed by sulfoammophos pulp, an intermediate product for the production of complex fertilizers of various grades.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

По центральному патрубку 7, соосному с трубчатым корпусом реактора 2 и реакционной трубы 3, подают серную кислоту H₂SO₄, а по двум остальным патрубкам 6 и 8, установленным так, что их оси находятся под углом к оси корпуса реактора 2 и навстречу друг другу, подают аммиак NH₃ и пульпу аммонийфосфата (из не показанного на чертеже реактора-смесителя, где предварительно аммиаком нейтрализуется фосфорная кислота). Таким образом, поток агрессивной H₂SO₄ в трубчатом корпусе реактора 2 оказывается изолирован от стенок корпуса реактора 2 закручивающимися потоками малоагрессивных NH₃ и пульпы аммонийфосфата, за счет чего стенки корпуса реактора 2 (и, соответственно, реакционной трубы 3) не подвержены кислотной коррозии, несмотря на высокую температуру внутри корпуса заявленного трубчатого реактора вследствие высокой экзотермичности процесса нейтрализации серной кислоты аммиаком (тепло данной реакции нейтрализации эффективно используется в заявляемом реакторе для удаления излишней влаги получаемой сульфоаммофосной пульпы: температура паров, отходящих из заявляемого трубчатого реактора, составляет не менее 140°С). Получаемая в заявляемом трубчатом реакторе сульфоаммофосная пульпа через отвод 4 поступает в сопло 5, откуда распыляется на слой шихты внутри гранулятора-аммонизатора (на чертеже не показан) для выпуска сложных и комплексных удобрений различных марок.Sulfuric acid H ₂ SO _{4 is} supplied through the central pipe 7, coaxial with the tubular body of the reactor 2 and the reaction pipe 3, and through the other two pipes 6 and 8, installed so that their axes are at an angle to the axis of the reactor 2 and towards each other to a friend, ammonia NH ₃ and ammonium phosphate pulp are supplied (from a mixer reactor not shown in the drawing, where phosphoric acid is preliminarily neutralized with ammonia). Thus, the flow of aggressive H ₂ SO ₄ in the tubular reactor vessel 2 is isolated from the walls of the reactor vessel 2 by swirling flows of slightly aggressive NH ₃ and ammonium phosphate pulp, due to which the walls of the reactor vessel 2 (and, accordingly, the reaction tube 3) are not susceptible to acid corrosion , despite the high temperature inside the shell of the claimed tubular reactor due to the high exothermicity of the process of neutralizing sulfuric acid with ammonia (the heat of this neutralization reaction is effectively used in the claimed a reactor for removing excess moisture from the resulting sulfoammophos pulp: the temperature of the vapors leaving the inventive tube reactor is at least 140 ° C). Received in the inventive tube reactor sulfoammophos pulp through outlet 4 enters the nozzle 5, from where it is sprayed onto the charge layer inside the granulator-ammonizer (not shown in the drawing) to produce complex and complex fertilizers of various grades.

Заявляемый трубчатый реактор для получения полупродукта сложных минеральных удобрений, например, сульфоаммофосной пульпы, при правильной эксплуатации не подвергается коррозии и надежно работает за счет организации специального порядка ввода смешиваемых компонентов.The inventive tubular reactor for producing a semi-product of complex mineral fertilizers, for example, sulfoammophos pulp, does not corrode upon proper operation and reliably works by organizing a special procedure for introducing mixed components.

Claims

1. A tubular reactor for producing pulp of ammonium salts, including a tubular body, nozzles for supplying ammonia and acid and a nozzle for withdrawing pulp, characterized in that it further comprises a nozzle for supplying pulp of ammonium salt and phosphoric acid, all nozzles are located in the head of the tubular reactor, and coaxial with a tubular body is a pipe for supplying sulfuric acid, and a pipe for supplying ammonia and a pipe for supplying pulp of ammonium salt and phosphoric acid are installed so that their axes are at an angle to the axis of the pipe body and towards each other.

2. The tubular reactor according to claim 1, characterized in that the tubular body is made tapering along the flow of the mixed components.