SU1082480A1 - Шнековый реактор-смеситель - Google Patents

Abstract

1. ШНЕКОВЫЙ РЕАКТОР-СМЕСИ-. ТЕЛЬ дл  получени  фтористого водо рода из плавикового шпата и серной кислоты, содержащий горизонтальный цилиндрический корпус, разделенный на зоны загрузки плавикового шпата, смешени  и предварительной реакции, основной реакции и выгрузки продуктов , вал, установленный внутри кор- тсуса по его оси с возможностью вращательного и возвратно-поступательного осевого перемещени , закрепленный на валу шнек со сплошными витками , расположенными в зоне загрузки. и прерывистыми витками, расположенными в зонах смешени  и реакции, устройство дл  подачи кислоты в зону смешени  и предварительной реакции, устройство длд отбора фтористого водорода, подпорное кольцо, размещенное между зонами загрузки, смешени  и предварительной реакции, отличаю щи йен тем, что, с целью увеличени  выхода продуктов реакции и исключени  потерь фтористого водорода через зону загрузки, он снабжен цилиндрической втулкой, установленной коаксиально снаружи вала в зоне загрузки с возможностью i вращени  относительно него, при этом сплошнью витки шнека закреплены (Л на втулке. 2. Реактор-смеситель по п. 1, отлич ающийс  тем, что устройство дл  отбора фтористого водорода выполнено в виде кольцевой камеры, размещенной коаксиально снао эо ружи зоны редакции и выгрузки продуктов . N5 -1 X)

Description

Изобретение относитс  к химическому машиностроению, в частности к устройствам дл  смешивани  реагентов ,и проведени  химической реакции между плавиковым шпатом и сернЪй кислотой в производстве фтористого водорода .

Известен аппарат дл  смепшвани  и введени  в печь реагентов дл  получени  фтористого водорода, имеющий цилиндрический кожух и транспортирующий шнек с приводным механизмом, сообщающим шнеку вращательное и возвратно-поступательное движение jj.

В известном аппарате происходит только смешивание реагентов и предварительна  реакци , а основна  реакци  происходит в печи. Это приводит к удорожанию печи и быстрому выходу ее из стро .

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  реактор-смеситель дл  производства фтористого водорода из плавикового шпата и серной кислоты, выполненный в виде, горизонтального цилиндрического корпуса, внутри которого установлен шнековый вал, имеющий вращательное и возвратно-поступательное движение, включающий зоны загрузки плавикового шпата, смешени  и предварительной реакции, основной реакции и выгрузки продуктов, устройство дл  подачи кислоты в зону сме (Шени  и предварительной реакции, устройство дл  отбора фтористого водорода , подпорное кольцо, расположенное между зоной загрузки и зоной смещени  и предварительной реакции, причем шнековьй вал в зоне загрузки имеет сплошные витки, а в зонах смещени  и реакции - прерывистые витки, с которыми взаимодействуют стержни, установленные неподвижно внутри корпуса 2 .

Недостатком известного реактора- смесител   вл етс  то, что цилиндрический корпус в зоне смешени  и предварительной реакции имеет такой же диаметр, как и в зоне загрузки. Вместе с тем при подаче гор чей серной кислоты происходит быстра  реакци  с вьщелением фтористого водорода, который вспенивает смешиваемую массу.

Ограниченный объем зоны смешивани  и предварительной реакции сдерживает развитие этого процесса, в результате чего больша  часть плавикового шпата и серной кислоты поступает в зону основной реакции не npopeгировавшей . Это снижает выход фтористого водорода и приводит к увеличению длины зоны основной реакции. Одновременно с этим увеличивающеес  давление в зоне смешени  и предварительной реакции приводит к выходу фтористого водорода в зону загрузки через пробку плавикового шпата созданную благодар  наличию подпорного кольца.

Шнековый вал кроме вращательного имеет возвратно-поступательное движение , в результате чего при обратном ходе шнекового вала разрушаетс  пробка плавикового шпата, созданна  в области подпорного кольца.Это приводит к потер м фтористого водорода, выход щего через зону загрузки, а также к быстрому коррозионному разрушению соседнего с реактором оборудовани , к вредному воздействию на обслуживакнций персонал.

Расположение устройства Дл  отбора фтористого водорода в известном реакторе-смесителе в самом начале зоны основной реакции приводит к потере тепла и уносу нейрореагировавших частиц плавикового шпата. Это отрицательно сказьшаетс  на экономичности проводимого в реакторе-смесителе процесса.

Цель изобретени  - увеличение выхода продуктов реакции и исключение потерь фтористого водорода через зону загрузки.

Указанна  цел1 достигаетс  тем, что шнековый реактор-смеситель дл  получени  фтористого водорода из плавикового шпата и серной кислоты, содержащий горизонтальный цилиндрический корпус, разделенный на зоны загрузки плавикового шпата, смешени  и предварительной реакции, основной реакции и выгрузки продуктов, вал, установленный внутри корпуса по его оси с возможностью вращательного и возвратно-поступательного осевого перемещени , закреплённый на валу щнек со сплошными витками, расположенными в зоне загрузки, и прерывистыми витками, расположенными в зонах смешени  и реакции, устройство дл  подачи кислоты в зо«у-смешени  и предварительной реакции, устройство Дл  отбора фтористого водорода, подпорное кольцо, размещенное между зонами загрузки, смешени  и предвари31 тельной реакции, снабжен цилиндричес кой втулкой, установленной коаксиалы но снаружи вала в зоне загрузки с возможностью вращени  относительно него, при этом сплошные витки шнека закреплены на втулке. Устройство дл  отбора фтористого водорода выполнено в виде кольцевой камеры, размещенной коаксиально снаружи зоны реакции и выгрузки продуктов . Благодар  расположению шнековых витков зоны загрузки на втулке, кото ра  имеет возможность только вращательного движени , исключаетс  механическое разрушение пробки плавикоВОГО шпата, образованной подпорным кольцом, обеспечиваетс  более равномерна  (непрерывна ) подача плавикового шпата в реактор, что способствует оптимальному проведению реакции и увеличени о выхода продуктов реакции . Выполнение устройства дл  отбора фтористого водорода в йг1де кольцевой камеры, охватьшающей зону основной реакции и выгрузки продукта, обеспечивает обогревание зоны основной реакции гор чими газами, йыход щими из вращающейс  печи, котора  установлена в технологической линии производства фтористого водорода после реактора-смесител  . Поскольку реакци  между плавиковым шпатом и серной кислотой эндотер мическа , этонагревание способствует более полному реагированию компонентов и увеличению выхода продуктов реакции. На фиг. 1 изображен предлагаемьШ реа:ктор-смеситель в предельном разрыве , общий вид; на фиг. 2 - зойа загрузки плавикового шпата; на фиг. 3 - зона смешени  и предварительной реакции, а также зона основной реакции и выгрузки продуктов. Шнековый реактор-смеситель содержит цилиндрический корпус 1, внутри которого установлен шнековый вал 2. Корпус 1 включает в себ  зону 3 загрузки плавикового шпата, зону 4 смеЬени  и предварительной реакции, зону 5 основной реакции и выгрузки продуктов. . Шнековый вал 2 установлен в подшипниках 6 и 7 и имеет вращательное и возвратно-поступательное движение (фиг, 1 стрелки А и Б). 0 Шнековый вал 2 имеет сплошные витки 8 в зоне 3 и прерывистые витки 9 в зонах 4 и 5. Прерывистые витки 9 взаимодействуют со стержн ми 10, установленными неподвижно на внутренней стенке цилиндрического корпуса 1 в зонах 4 и 5. В зоне 3 (фиг.2) Имеетс  патрубок 11 дл  подачи пла-. викового щпата. Сплошные шнековые витки 8 в зоне 3 загрузки плавикового шпата расположены на втулке 12, котора  имеет возможность вращательного движени  относительно шнекового вала 2 от привода 13, независимого от основного привода (не показан ), сообщающего шнековому валу 2 сложное движение (вращательное и возвратно-поступательное ). Дл  этого втулка 12 установлена на подшипниках 14 качени  в корпусе привода 13, между втулкой 12 и валом 2 имеетс  зазор, который на конце втулки 12 уплотн етс  с помощью сальника 15. В конце зоны 3 .загрузки плавикового шпата установлено подпорное кольцо 16, которое служит дл  создани  пробки 17 из плавикового шпата, предотвращающей, выход фтористого водорода из зоны смешени  и реакции в зону загрузки. Подпорное кольцо 16 имеет коническую, сужающуюс  по ходу плавикового шпата поверхность 18 и цилиндрическзто поверхность 19, диаметр которой меньше внутреннего диаметра цилиндрического корпуса в зоне загрузки. Цилиндрический корпус реакторасмесител  в зоне 4 смешени  и предварительной реакции (фиг.З) имеет расширение по отношению к зоне 3 загрузки до диаметра площади поперечного сечейи  цилиндрического корпуса 1 в зоне 4, в 2-2,3 раза большей площади поперечного сечени  цилиндрического корпуса 1 в зоне 3. , В зоне 4 смешени  и предварительной реакции расположено устройство дл  подачи кислоты (показано в виде штуцеров 20) и смотровое окно 21. В конце зоны 4 смешени  и предварительной реакции имеетс  промежуточ-. на  опора дл  шнековрго вала 2. Промежуточна  опора включает в себ  втулку 22 из износостойкого материала и прерывистые лопасти 23, уста-; новленные на шнековом валу 2 равномерно по Окружности. Прерывистые витки 9 шнекового ва ла 2 могут быть установлены на съем ных втулках 24 дл  возможности их замены при ремонте. Неподвижные стержни 10 выполнены в виде лопаток и установлены в стен ке цилиндрического корпуса 1 с возможностью поворота относительно их продольных осей дл  регулировани  зазора между поверхност ми прерывис тых витков 9 и стержней 10. В зоне 5 основной реакции и выгрузки продуктов прерьшистые витки шнекового вала 2 и неподвижные стер ни 10 выполнены и установлены так же, как и в зоне 4 сме;шени  и предварительной реакции. Отверсти  25 и 26 дл  выхода продуктов реакции расположены в конце зоны 5. Больша  часть зоны 5 основной реакции и выгрузки продуктов расположена внутри вращающейс  печи, предусмотренной в технологической линии оборудовани  дл  производства фтористого водорода (стенка печи условно обозначена штрйх-пунктирш 1ми лини ми). I Устройство дл  отбора фтористого водорода выполнено в виде кольцевой камеры 27, котора  охватывав- зону 5 основной реакции и выгрузки продуктов . Камера 27 ограничиваетс  фланцем 28 и имеет патрубок 29 дл  отвода фтористого водорода. Реактор-смеситель работает следую щим образом. Через патрубок 11 в зону 3 загруз ки подаетс  измельченный плавиковый пшат, который сплошными шнековыми витками 8 перемещаетс  к подпорному кольцу 16. Проход  по конической поверхности 18 подпорного Кольца 16, плавиковый шпат уплотн етс  и образует пробку 17 в зоне цилиндрической поверхности 19 подпорного кольца 16. Пробка 17 из плавикового шпата предотвращает выход газов из зон 4 и 5 реакции в зону 3 загрузки. Изменение дозировани  плавикового шпата производитс  изменением частоты вращени  привода 13 и втулки 12, на которой установлены сплошные шнековые витки 8. При непрерывном вращении втулки 12 плавиковый шпат продавливаетс  в зону 4 смешени  и предварительной реакции, где он рассьгааетс  и орошаетс  гор чей серной кислотой, котора  подаетс  по штуцерам 20. При вращении и возвратно-поступательном движении шнекового вала 2 производитс  тщательное перемешивание плавикового шпата и серной кислоты и транспортирование смеси вдоль корпуса 1. В процессе согласованного вращательного и возвратно-поступательного движени  шнекового вала 2 прерывистые витки 9 проход т мимо неподвижных стержней 10 благодар  наличию разрывов между отдельными част ми ви-гков 9. Дл  обеспечени  оптимальнрго зазора между витками 9 и стержн ми 10 последние могут быть повернуты вокруг их продольных осей. Дозированием плавикового шпата и серной кислоты, а также установлением оптимального зазора между витками 9 и стержн ми 10 добиваютс  наибольшей полноты химической реакции в зонах 4 и 5. Продукты реакции выход т через отверсти  25 и 26, при этом тверда  фаза идет на,дальнейшую прокалку во вращающуюс  печь, а фтористый водород проходит в камеру 27 и отводитс  через патрубок 29. Зона 5 основной реакции и выгрузки обогреваетс  гор чими газами, выход щими из вращающейс  печи. Расположение сплошных шнековых витков в зоне загрузки на специальной втулке, имеющей возможность вращательного движени , независимого от сложного движени  шнекового вала, позвол ет исключить разрушение пробки из плавикового шпата в зоне подпорного кольца и тем самым исключить выход газообразного фтористого водорода через зону загрузки в атмосферу . Этому также способствует расширение цилиндрического корпуса в зонах смешени  и реакции вследствие понижени  давлени  в зоне предварительной реакции. Предлагаемый реактор-смеситель позвол ет повысить полноту химической реакции, увеличить таким образом выход продуктов реакции, снизить расход серной кислоты, снизить влажность получаемого гипса. Кроме того, исключаютс  потери фтористого водорода за счет исключени  выхода его через зону загрузки в атмосферу. Указанные технические преимущеста позвол ют повысить производитель7 ность вращающейс  печи, установленной непосредственно за реакторомсмесителем и срок ее службы . 1082480 , 8 При использовании изобретени  улучшатс  услови  труда обслуживающего персонала, уменьшитс  коррози  оборудовани  из углеродистой стали.

Ф1/г.2

Claims (2)

1. ШНЕКОВЫЙ РЕАКТОР-СМЕСИ-. ТЕЛЬ для получения фтористого водо-¹ рода из плавикового шпата и серной кислоты, содержащий горизонтальный цилиндрический корпус, разделенный на зоны загрузки плавикового шпата, смешения и предварительной реакции, основной реакции и выгрузки продуктов, вал, установленный внутри корцуса по его оси с возможностью вращательного и возвратно-поступательного осевого перемещения, закрепленный на валу шнек со сплошными витками, расположенными в зоце загрузки, и прерывистыми витками, расположён-^;ными в зонах смешения и реакции, устройство для подачи кислоты в зону смешения и предварительной реакции, устройство длд отбора фтористого водорода, подпорное кольцо, размещенное между зонами загрузки, смешения и предварительной реакции, отличаю щи й с я тем, что, с целью увеличения выхода продуктов реакции и исключения потерь фтористого водорода через зону загрузки, он снабжен цилиндрической втулкой, установленной коаксиально снаружи вала в зоне загрузки с возможностью вращения относительно него, при этом сплошные витки шнека закреплены на втулке.

2. Реактор-смеситель по п. от лич ающийся тем, что устройство для отбора фтористого водорода выполнено в виде кольцевой камеры, размещенной коаксиально снаружи зоны реакции и выгрузки продуктов .

™ SU „ 1082480

1082480 2