SU973002A3 - Реактор дл получени двуокиси хлора - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к конструкци м химических реакторов и может быть использовано дл  получени  двуокиси хло ра. Известен реактор дл  получени  двуокиси хлора, содержащий вертикальный цилиндрический корпус с расширенной ве ней сепарационной частью, каплёотбойник размещенный в ней, и штуцеры ввода и вывода реагентов Cl. Недостатком известного реактора  &л етс  низка  эффективность процессов, вызванна  отсутствием циркул ции и нагрева реагентов. Цель изобретени  - интенсификаци  процесса за счет циркул ции и нагрева рзеагентов. Поставленн  цель достигаетс  тем, что реактор дл  получени  двуокиси хлора , содержащий вертикальный цилиндрнче кий корпус с расширенной верхней сепарационной частью, каплеотбойннк, размещенный в ней, и штуцеры ввода и вывода реагентов, снабжен трубой с выходны воронкообразным торцом, установленной коаксиально внутри сепарационной части корпуса под каплеотбойником и соединенной с штуцером ввода реагентов, распределительным элементом, выполненным в виде воронки и расположенным по оси корпуса в воронкообразном торце трубы, трубчатым теплообменником, размещенным в корпусе под нижним торцом трубы, нагнетательной камерой, размещенной в нижней части корпуса под теплообменником , и лопастным насосом, закрепленным в боковой стенке нагнетательной камеры. На чертеже изображен предложенный реактор, продольный разрез. Реактор дл  псщучени  двуокиси хло ра содержит вертикальный цилиндрический корпус 1 с расширенной верхней сепарационной частью. 2, каплеотбойник 3, размещенный в ней, штуцеры 4-7 ввода и вывода реагентов, трубу 8 с выходным ворснйообразным торцом 9, установленную коаксиально внутри сепарационной части 2 корпуса 1 под каплеотбойником 3 и соединенную с штуцером 4 ввода реагентов, распределительный элемент 1О,выпопненный в виде воронки и расположенный по оси корпуса в воронкообразном торце 9 трубы 8, трубчатый теплообменник 11, размещенный Б корпусе под нижним торцом трубы 8, нагнетательную камеру 12, размещенную в нижней части корпуса под теплообменником 11, и . лопастной насос 13, закрепленный в боковой стенке нагнетательной камеры 12. Насос 13 направл ет поток жидкости из секции 14 впуска в камеру 12    эффективной непрерывной циркул ции реакционной смеси через теплообменник 11 в реакционную кристаллизационную ис парительно-сепарационную часть 2, в кот рой труба 3 и распределительный элемен 10 служат дл  того, Чтобы направить поток нагретой реагирующей жишсости к уровню вблизи поверхности раздела фаз жидкость - пар, где испар етс  вода и выдел ютс  двуокись хлора и хлор в пространство 15 разделени  пар - жидкость. Предпочтительно верхн   часть 9 трубы , 8 имеет форму воронки, расшир ющейс  ,кверху, а распределительный элемент 10 предпочтительно имеет воронкообразную форму и расположен в центре и концентри чески по отношению к воронкообразной части 9 трубы 8. Вод ной , двуокись хлора и хлЬр отвод т через штуцер 7 выпуска из разделительного пространства 15 пар - жидкость. Жидка  реакционна  смесь течет от поверхности раздела пар - 5кидкость через верхнюю часть трубы 8 и далее вниз через внешнюю цилиндрическую секцию 16, внешнюю часть 17 труб чатых элементов теплообменника 11 и в секцию 14 впуска нагнетательной камеры 12. Раствор хлората щелочного металла подают в нагнетательную камеру 12 через входной штуцер 5 и насосом 13 заставл ют циркулировать и пером(ешиватьс  описанным выше способом. Сильную кислоту подают в поднимающийс  поток жидкости через штуцер 4 так, чтобы основное перемешивание и взаимодействие происходило во врем  циркул ции реакционной смеси, к верхней части трубы 8. Штуцер 4 впускной системы изготовлен (или защищен) из материала, устойчивого к сильной кпс оте, например тефлона . Предпочтительно вводить сильную кис лоту через штуцер 4 в поднимающийс  поток жидкости непосредственно над труб чатыми элементами теплообменной камеры , так как турбулентное течение, возникающее на выходе жидкости из трубчатых элементов в реакционную кристаллизационную испарительно-сепарационную часть 2 повышает скорость перемешивани  реагентов. По мере того, какв части 2 происходит реакци  с выделением двуокиси хлора и хлора, образуетс  соль сильной кислоты и щелочного металла, и кристаллизуетс  в испар ющейс  жидкости. Кристаллы сопи щелочного металла можно удалить в виде водной взвеси через штуцер 6 системы выпуска. Затем водную взвесь обрабатывают описанным выше способом, а маточный раствор возвращают в реакционную смесь. Насос 13 может быть механического типа, например роторным или пропеллерным .В другом варианте в качестве нагнетательного устройства можно использовать поток воздуха или инертного газа либо отдельно , либо в сочетании с механическим нагнетательным устройством. В предпочтительном варианте каплеотбойник 3 располагают в разделительном пространстве 15 пар - жидкость в верхней части 2, чтобы отдалить из пара , который отвод т через штуцер 7 ситемы выпуска, любые вовлеченные в поток пара жидкости. Каплеотбойник 3 может быть любого из известных типов, например сетчатого типа. Желательно, чтобы реакционна  кристаллизационна  испарительна  камера была снабжена противовзрывным клапаном 18дл  предотвращени  аварийного выброса газов в случае неожиданного повышени  давлени , Хот  реакции в предложенном устройстве .провод т при атмосферном давлении, предпочтительно проводить их при пониженном давлении, а наиболее предпочтительно - при давлении в интервале от 50 до 5ОО мм рт.ст. Устройство дл  создани  вакуума (не показано) может быть любым обычным устройством, например механическим вакуумным насосом воздухоструйнь1м насосом, паровым сифоном и т,д Теплообменник 11 включает систему 19впуска жидкого теплоносител  и систему 20 выпуска дл  создани  потока жидкого теплоносител , например пара, через окружающее трубки пространство. Кроме того, предпочтительно, чтобы в пространстве , окружающем трубки, было предусмотрено множество расположенных горизонтально экранов 21, приспособпенШх1Х дл  того, чтобы направл ть поток жидкого теплоносител  в горизонтальном направле ши дл  создани  максимальной эффективности теплообмена. Поток жидкого теплоносител  регулируют таким образом , чтобы обеспечить нужную температуру реакции. Дл  доведени  реакционной смеси до нужной температуры степень разрежени  в испарительной камере измен - j ют до тех пор, пока реакционный раствор не достигнет точки кипени  при нужной температуре, а скорость подачи теййа в камеру теплообмена устанавливают такой. ; чтобы подн ть температуру реакции до 10 точки кипени  и обеспечить испарение воды со скоростью, достаточной дл  поддержани  практически посто нного обьема жидкости. Испарение воды с указанной скоростью вызывает . образование в реакционном is растворе кристаллического продукта в реакционной кристаллизованной испаритель- ной-сепарационной части 1. Скорость подачи энергии в систему из всех источников после того, как были достигнуты ста-je иионарные услови , такова, чтобы вс  вода , добавл ема  в систему и образующа с  в процессе протекающих в этой систе ме реакций, за исключением кристаллизованной воды во всех кристаллических 25

сол х щелочного металла и воды из водной взвеси,- отводимой из системы, испар лась из реакционной смеси в реакционной кристаллизационной испарительной камере и отводилась из- системы в ви-м де вод ного пара. Скорость подачи энергии св зана с выбранной температурой,

соответствующим вакуумом, скоростью, с которой .воду добавл ют в систему после установлени  стационарных условий, и скоростью, с которой воду удал ют в виде кристаллизационной воды и водной взвеси.

Температура реакционной смеси может заметно мен тьс  в зависимости от желаемой скорости испарени  и рабочего давлени .

Полиэфирные смолы указанного выше типа удовлетвор ют требовани м температурной устойчивости,устойчивости к ме- 5 ханическим нагрузкам и устойчивости к коррозии. Однако такие материаль: подвергаютс  коррозии при контакте с кр.сталлами сопи щелочного металла. Поэтому предпочтительно конструирова ть еди- „. ный кристаллизатор-реактор-испаритель с принудительной -циркул цией из соче .тани  материалов, где та часть испарител , котора  находитс  в контакте с жидкой реакционной смесью, изготавливаетс  из титана, а та часть испарител , котора  находитс  в контакте с парами вышеуказаннЬй жидкости, изготавливаетс  из подход щей полиэфирной смолы.

Раствор работает следующим образом. ВоШ1Ый раствор хлората натри  (3,2 М) хлорида натри  (3,36 М) подают в вы пускную часть нагнетательной камеры 12 через щтуцер 5 впускной системы 24 и заставл ют циркулировать вверх через внутреннюю часть 21 трубчатых элементов теплообменника 11. Когда раствор попадает во внутреннюю часть 22, через штуиер 4 впускной системы подают 50%ный водный раствор серной кислоты, который перемещиваетс  с поднимающимс  раствором. Давление в системе поддермшвают около 200 мм рт ст. Пар пропускают через теплообменник 11, через систему 19 впуска и систему 2О выпуска со скоростью и при температуре, достаточных дл  поддержани  циркул ции реакционной смеси при температуре около 78°С. Скорость ввода реагентов поддерживают такой, чтобы объем реакционной смеси находилс  на посто нном уровне, выще верхней части трубы 8 и распределительного элемента 1О, по мере того как выкипает избыток воды добавл емой с питающим раствором, выход  в виде пара через щтуцер 7 системы выпуска вместе с двуокисью хлора и хлором, об- разовавщимис  в реакционной смеси. С помощью насоса 13 реакционна  смесь циркулирует через камеры реакционного испарител  таким образом, как изображено на чертеже. По мере протекани  реакции двуокись хлора и хлор образуютс  и отвод тс  вместе с вод ным паром. Безводный сульфат натри  кристаллизуют из раствора и отвод т из реакционной смеси через щтуцер 6 системы выпуска нагнетательной камеры 12.

Хот  предпочтительным способом, цир кул ции реакционной смеси, необходимым дл  достижени  максимальной эффективности Неремещивани  и протекани  через границу раздела межфазной поверхности жидкость - пар,  вл етс  циркул ци  в направлении , указанном стрелками на чертеже , направление потока может быть оГ ратным.

Формула йзобретени

Реактор дл  получени  двуокиси хлора , содержащий вертикальный цилиндрический корпус с расщиренной верхней сепарационной частью, каплеотбоЯник, раз- мещенный в ней, и щтуцеры ввода в вывода реагентов, отличающийс  тем, что, с целью интенсификации процесса за счет циркул ции и нагрева реаген

Claims (1)

1. Формула изобретени

   Реактор для получения двуокиси хлора, содержащий вертикальный цилиндрический корпус с расширенной верхней сепарационной частью, каплеотбойник, размещенный в ней, и штуцеры ввода и вывода реагентов, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса за счет циркуляции и нагрева реаген973002

   Ί тов, он снабжен трубой с выходным воронкообразным торцом, установленной коаксиально внутри сепарационной части корпуса под каплеотбойником и соединенной с штуцером ввода реагентов, распредели- 5 тельным элементом, выполненным в виде воронки и расположенным по оси корпуса В воронкообразном торце трубы, трубчатым теплообменником, размешенным в кор-

   8 пусе под нижним торцом трубы, нагнетательной камерой, размешенной в нижней части корпуса под теплообменником, и лопастным насосом, закрепленным в боковой стенке нагнетательной камеры.