close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

PL158489B1

код для вставкиСкачать
R Z E C Z P O S P O L IT A
PO LSKA
(12)
O P IS P A T E N T O W Y (19) P L (11) 158489
(13) B 1
(21)Numer zgłoszenia:
277169
51)Int.
( C l.5:
C07C 273/02
U rząd P a te n to w y
R z eczy p o sp o litej Polskiej
(22)
Data zgłoszenia:
(54)
11.01.1989
Reaktor syntezy mocznika
73)U
( praw niony z p a te n tu :
Instytut Nawozów Sztucznych, Puławy, P L
43)Zgłoszenie
(
ogłoszono:
2 3 .0 7 . 1990 BU P 1 5 /9 0
(45)
PL
158489
B1
(57)
O u d z ie le n iu p a t e n t u o g ło s z o n o :
3 0 .0 9 .1 9 9 2 W U P 0 9 /9 2
Reaktor syntezy mocznika z amoniaku i dwutlenku węgla prowadzonej w obecności wodnego
roztworu recyrkulacyjnego nieprzereagowanych
surowców wydzielonych z mieszaniny poreakcyjnej, w postaci pionowego cylindrycznego naczynia
z dnami kulistymi i z półkami sitowymi zabudowanymi w jego cylindrycznej części, zaopatrzony u
dołu w przewody doprowadzające substraty i u
góry w króciec odprowadzający mieszaninę poreakcyjną, znamienny tym, że w dolnej części pod
półkami posiada mieszalnik (6) zamocowany na
wspornikach (7), a w dolnym kulistym dnie (5)
naczynia ma umieszczone promieniowo przewody
(2, 3, 4) doprowadzające substraty, których końce
są wprowadzone do mieszalnika (6) a ich osie przecinają się w jednym punkcie (10) wewnątrz mieszalnika w odległości 0,2-0,3 jego wysokości od dolnej
krawędzi, przy czym średnica wewnętrzna mieszalnika (6) stanowi 0,25-0,4 średnicy wewnętrznej
części cylindra (1) naczynia, a wysokość mieszalnika stanowi 0 ,5-1,6 średnicy wewnętrznej części
cylindrycznej (1) naczynia.
(72)T w ó rcy w ynalazku:
Jan Marciniak, Puławy, PL
Zdzisław Wójcik, Puławy, PL
Rafał Swinarski, Puławy, PL
Romuald Kozak, Puławy, PL
REAKTOR SYNTEZY MOCZNIKA
Z a s t r z e ż e n i e
p a t e n t o w e
Reaktor syntezy mocznika z amoniaku i dwutlenku węgla prowadzonej w obecności wodnego
roztworu recyrkulacyjnego nieprzereagowanych surowców wydzielonych z mieszaniny poreakcyjnej,
w postaci pionowego cylindrycznego naczynia z dnami kulistymi i z półkami sitowymi z abu d o w a ­
nymi w jego cylindrycznej części, zaopatrzony u dołu w przewody doprowadzające substraty i
u góry w króciec odprowadzający mieszaninę poreakcyjną,
z n a m i e n n y
tym,
ż e w
dolnej części pod półkami posiada mieszalnik (6) zamocowany na wspornikach (7), a w dolnym
kulistym
dnie
(5)
naczynia
ma
umieszczone
promieniowo
przewody
(2,
3,
4)
doprowadzające
substraty, których końce są wprowadzone do mieszalnika (6) a ich osie przecinają się w j ed­
nym punkcie (10) wewnątrz mieszalnika w odległości 0,2 - 0,3 jego wysokości od dolnej k r a w ę ­
dzi, przy czym średnica wewnętrzna mieszalnika
części
cylindrycznej
(1) naczynia,
(6) stanowi
a wysokość mieszalnika
0,25 - 0,4 średnicy wewnętrznej
stanowi
0,5
- 1,6 średnicy
we­
wnętrznej części cylindrycznej (1) naczynia.
* * *
Przedmiotem wynalazku jest reaktor syntezy mocznika z amoniaku i dwutlenku węgla, p r o ­
wadzonej w obecności wodnego roztworu recyrkulacyjnego nieprzereagowanych surowców w y d z i e l o ­
nych z mieszaniny poreakcyjnej.
Reakcję syntezy mocznika prowadzi się w warunkach przemysłowych pod ciśnieniem 18,0 - 30,0 MPa, w temperaturze 180 - 210°C. Przebiega ona dwuetapowo.
W pierwszym etapie z N H 3
i C O 2 powstaje karbaminian amonu według reakcji
(1) 2 NH 3 + CO 2 = N H 4CO 2NH2
Wydziela się przy tym duża ilość ciepła.
W drugim etapie
na skutek dehydratacji karbaminianu amonu powstaje mocznik według
reakcji
( 2 ) N H 4CO2N H 2 = C O (N H 2 )2 + H2O
z pochłonięciem niewielkiej ilości ciepła.
Reakcja powstawania karbaminianu jest reakcją szybką. Czas jej trwania limitowany jest c z a ­
sem wymieszania się reagentów. Natomiast reakcja dehydratacji karbaminianu do mocznika jest
reakcją wolną i wymaga długiego czasu do osiągnięcia stanu równowagi.
Syntezę mocznika prowadzi się w pionowych reaktorach cylindrycznych o znacznej ob j ę t o ś ­
ci przy stosunku średnicy do wysokości
1-2 : 20.
Znane reaktory posiadają oddzielne króćce
do doprowadzania substratów i roztworu recyrkulacyjnego,
umieszczone w dolnej części nac z y ­
nia. Takie doprowadzanie surowców nie zapewnia ich dobrego wymieszania, powoduje r o z ciągni ę­
cie strefy syntezy karbaminianu na znaczną część długości
reaktora przez co wzrost t empera­
tury spowodowany reakcją (1) oraz agresywność powstającego karbaminianu wpływają niek o r z y s t ­
nie na ścianki tej części naczynia.
Znane są rozwiązania, których
celem
strefy
zwiększenie
tworzenia
mocznika,
a także
jest
oddzielenie
strefy
intensywności
syntezy
mieszania
karbaminianu
w strefie
od
syntezy
karbaminianu. Przykładowo urządzenie do prowadzenia reakcji syntezy mocznika, opisane w
pol skim opisie patentowym Nr 101 982 posiada przewody, zamiast króćców, do doprowadzania
surowców, wprowadzone do wnętrza dyszy umieszczonej we wnętrzu czaszy zamocowanej w dolnej
części urządzenia tak, że pomiędzy wewnętrzną ścianką reaktora i czaszą utworzona jest p r z e ­
strzeń pierścieniowa dla przepływu mieszaniny do górnej części reaktora.
Analityka kinetyki reakcji tworzenia mocznika (2) wskazuje, że korzystne jest z b l i ż e ­
nie przepływu reagentów w reaktorze do przepływu idealnie tłokowego. W reaktorze pustym,
czy w wyżej opisanym reaktorze z czaszą stwierdza się znaczne odstępstwa od reżimu tłokowego
nawet w przypadku zamocowania nad czaszą półki zaworkowej.
158 489
3
Do realizacji tego celu służą reaktory syntezy mocznika wyposażone w części cylindrycznej w
półki sitowe. Z polskiego opisu patentowego Nr 99 953 znany jest też reaktor wyposażony w
bezprzelewowe półki z otworkami o różnych kształtach, w których to otworach zamontowane są
elementy powodujące jednokierunkowy przepływ mieszaniny reakcyjnej. Elementami takimi mogą
być zaworki, kulki, półkule, stożki, klapki, ruchome przesłony.
przy
Rozwiązanie według wynalazku łączy w sobie oba przedstawione wyżej cele, osiągając je
zastosowaniu elementów prostych konstrukcyjnie, łatwych w montażu i mniej narażonych
na korozję.
Reaktor według wynalazku w postaci pionowego cylindrycznego naczynia z dnami kulistymi,
z półkami sitowymi zabudowanymi w jego cylindrycznej części, zaopatrzony u dołu w przewody
doprowadzające
substraty
teryzuje się tym,
i u góry w króciec odprowadzający mieszaninę poreakcyjną , c h a r a k ­
że w dolnej części pod półkami posiada mieszalnik zamocowany na w s p o r n i ­
kach, a w dolnej kulistej części naczynia ma umieszczone promieniowo przewody doprowadzające
substraty,
których końce są wprowadzone do mieszalnika a ich osie przecinają się w jednym
punkcie wewnątrz mieszalnika w odległości 0,2 - 0,3 jego wysokości od dolnej krawędzi, przy
czym średnica
wewnętrzna mieszalnika stanowi
0,25 - 0,4 średnicy wewnętrznej części c y l i n ­
drycznej naczynia, a wysokość mieszalnika stanowi 0,5 - 1,6 średnicy wewnętrznej części c y ­
lindrycznej naczynia.
Dzięki
takiemu
rozwiązaniu uzyskuje
się dobre intensywne wymieszanie substratów i ich
rozprowadzenie w dolnej przestrzeni reaktora.
Tak więc mieszalnik ogranicza strefę, w której następuje synteza karbaminianu przebiegająca
z wydzieleniem dużych ilości ciepła, a czas potrzebny na utworzenie karbaminianu ulega skró­
ceniu. Jednocześnie dzięki wymieszaniu substratów następuje równomierne wydzielanie ciepła
w całej ograniczonej przestrzeni reakcji karbaminianu oraz odpowiedni wzajemny stosunek r e ­
agentów
i produktów
reakcji,
zmniejszający
agresywność
powstałego
środowiska,
przez
co
ścianka wewnętrzna dolnej części naczynia ma zapewnione le psze warunki pracy przedłużające
jej żywotność, gdyż nie jest narażona na miejscowe przegrzania i nierównomierny skład r e a­
gentów. Skrócenie czasu tworzenia karbaminianu pozwala na wydłużenie czasu trwania reakcji
(2) tworzenia mocznika, co wraz z osiągniętym dzięki zastosowaniu półek sitowych przepływem
tłokowym mieszaniny reakcyjnej powoduje większe zbliżenie do stanu równowagi. W wyniku z a ­
stosowania do prowadzenia reakcji syntezy mocznika rozwiązania według wynalazku uzyskuje się
wyższy
stopień
przereagowan i a substratów w porównaniu do znanych reaktorów.
Pozwala
to na
zmniejszenie energii zużywanej w procesie do rozkładu nieprzereagowanych surowców oraz stw a­
rza możliwość zwiększenia wydajności reaktora.
Wynalazek objaśnia się bliżej w oparciu o rysunek reaktora w przekroju pionowym.
Reak­
tor w postaci cylindrycznego naczynia z dnami kulistymi posiada w części cylindrycznej 1 z a ­
budowane półki sitowe 8. Pod nimi w dolnej części posiada mieszalnik 6 zamocowany na w s p o r ­
nikach 7. W dolnym kulistym dnie 5 ma umieszczone promieniowo trzy przewody 2,3,4 do d o p r o w a ­
dzania odpowiednio amoniaku, dwutlenku węgla i roztworu recyrkulacyjnego. Końce tych p r z e w o ­
dów są wprowadzone
do mieszalnika
a ich osie przecinają się w jednym punkcie
10 wewnątrz
mieszalnika. Wielkość mieszalnika i odległość punktu 10 od jego dolnej krawędzi są określone
wyżej w opisie.
Do odprowadzenia mieszaniny poreakcyjnej służy króciec 9. Zasada działania
reaktora według wynalazku: do reaktora przewodem 2 wprowadza się strumień ciekłego amoniaku,
przewodem 3 strumień gazowego dwutlenku węgla, a przewodem 4 strumień roztworu rec y r k u l a c y j ­
nego. Strumienie te krzyżują się w punkcie 10 wewnątrz mieszalnika 6 i ulegają w mieszalniku
intensywnemu wymieszaniu, przy czym zachodzi re akcja (1). Mieszanina reakcyjna dalej p r z e p ł y ­
wa w górę reaktora przez półki sitowe 8 w sposób tłokowy, przy czym zachodzi reakcja (2)
tworzenia mocznika. Mieszanina poreakcyjna jest odbierana u góry reaktora króćcem 9 do d a l ­
szej przeróbki.
15 8 48 9
Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.
Cena 5000 zł.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
4
Размер файла
327 Кб
Теги
pl158489b1
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа