Устройство для получения двуокиси хлора

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

С 01 В 11/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 2784307/23-26 (22) 27.06.79 (32) 20105/78

I(32). 28.06.78 (33) Великобритания (46 ) 15. 11. 83. Вюл. Ю 42 (72) Джеймс Генри Форстер (Канада) (71) Эрко Индастриз Лимитед (Канада} (53) 66.023(088.8) (56) 1. Патент СшА Р 3975506, кл. 23-285, 1976. (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО. ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ

ДВУОКИСИ ХЛОРА, содержащее вертикальный цилиндрический корпус с крышкой и днищем, вертикальные, расположенные параллельно друг другу и эксцентрично оси корпуса, трубу для отвода суспенэии и теплообменник, .соединенные верхними своими торцами с „днищем, а нижними — друг с другом, циркуляционный насос, установленный между нижними торцами трубы для отвода суспензии и теплообменника два усеченных конуса, первый из которых большим своим основанием соединен с днищем, а второй - большим своим основанием соединен с верхним торцом теплообменника, цилиндрический распределитель кислоты с входными ради, ально расположенными на нем штуцерами, размещенный между меньшими основаниями усеченных конусов, отража.,SU„„5 17 тельную перегородку, помещенную в корпус, приспособление для отвода газообразных продуктов реакции и патрубки ввода реагентов и вывода пульпы, соединенные с нижней частью трубы.для отвода суспенэии, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью интенсификации процесса и упрощения конструкции за счет улучшения рециркуляции реагентов и адиабатического расширения их потока, оно снабжено вертикальной перегородкой, закрепленной на днище .и образующей с внутренней стенкой корпуса канал, соединяющий большее основание первого усеченного конуса с верхней частью корпуса, а отражательная перегородка Я закреплена на внутренней стенке корпуса над каналом.

2. Устройство по п.1, о т л и ч.аю щ е е с я тем, что канал выполнен с тангенциально изогнутым по от- ношению к внутренней стенке корпуса Я выходным торцом прямоугольного сечения.

3. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что приспособление для отвода газообразных продуктов реакции выполнено в виде расположенной в верхней части корпуса под крыш-, кой изогнутой трубы с входным концом, направленным в сторону крышки.

1055317

Изобретение относится к конструк-, циям газо-жидкостных химических реакторов и может быть использовано для получения двуокиси хлора.

Известно устройство для получения двуокиси хлора, содержащее верти- 5 кальный цилиндрический корпус с крышкой и днищем, вертикальные расположенные параллельно друг другу и эксцентрично оси корпуса трубу для отвода суспензии и теплообменник, 10 соединенные верхними своими торцами с днищем, а нижними — друг с другом, циркуляционный насос, установленный между нижними торцами трубы для отвода суспенэии и тепло- 5 обменника, два усеченных конуса, первый иэ которых большим своим основанием соединен с днищем, а второй« большим своим основанием соединен с верхним торцом теплообменника, цилиндрический распределитель кислоты с входными радиально расположенными на нем штуцерами, размещенный между меньшими основаниями усеченных конусов, отражательную перегородку, помещенную в корпус, при" способление для отвода газообразных продуктов реакции и патрубки ввода реагентов и вывода пульпы, соединенные с нижней частью трубы для отвода суспенэии (11 .

30 .Недостатком данного устройства является то, что оно не может изготовляться в виде модуля и таким образом, транспортироваться и устанавливаться, а требует проведения значитель- 35 ных сборочных работ на месте с установкой рибойлера, или другого соответствующего теплообменника, и рециркуляционных труб. Кроме того, помимо размеров устройства для установки 40 рибойлера и рециркуляционных труб требуется значительные производствен" ные площади. При этом в известном устройстве имеет место недостаточная эффективность процесса.

Цель изобретения — интенсификация процесса и упрощение конструкции за счет улучшения рециркуляции реагентов и адиабатического расширения их потока.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для получения двУокиси хлора, содержащее вертикальный цилиндрический корпус с крышкой и днищем, вертикальные, расположенные параллельно друг другу и эксцентрично оси корпуса, трубу для отвода, суспенэии и теплообменник,соединенные верхними своими торцами с днищем, а нижними — друг с другом, циркуляционный насос, установленный между 60 нижними торцами трубы для отвода суспенэии и теплообменника, два усеченных конуса, первый из которых большим своим основанием соединен с днищем, а второй - большим своим основа-65 ием соединен с верхним торцом тепло- обменника, цилиндрический распределитель кислоты с входными радиально расположенными на нем штуцерами, размещенный межцу меньшими основаниями усеченных конусов, отражательную перегородку, помещенную в корпус, приспособление для отвода газообразных продуктов реакции и патрубки ввода реагентов и вывода пульпы, соединенные с нижней частью трубы для отвода суспензии, снабжено вертикальной перегородкой, закрепленной на днище и образующей с внутренней стенкой корпуса канал, соединяющий боль . шее основание первого усеченного конуса с верхней частью корпуса, а отражательная перегородка закреплена на внутренней стенке корпуса над ка налом.

Канал выполнен прямоугольного сечения с тангенциально изогнутым по отношению к внутренней стенке корпуса выходным торцом, прямоугольного сечения, а приспособление для отвода газообразных продуктов реакции выполнено в виде расположенной в верхней части корпуса под крышкой изогнутой трубы с входным. концом, направленным в сторону крышки.

На фиг.1 изображено устройство с частными продольными разрезами, общий вид; .на фиг.2 — сечение A-A на фиг.1, на фиг.3 — верхняя часть корпуса, продольный разрез; на фиг.4 — сечение Б-В на фиг, 3; на фиг. 5 — устройство по второму варианту исполнения, общий вид.

Устройство для получения двуокиси хлора, содержит вертикальный цилиндрический корпус 1 с крышкой 2 и днищем 3, вертикальные расположенные параллельно друг другу и эксцентрично оси корпуса трубу 4 для отвода суспенэии и теплообменник 5, соединенные верхними своими торцами с днищем 3, а нижними — друг с другом, циркуляционный насос б, установленный между нижними торцами трубы 4 для отвода суспензии и теплообменника 5, два усеченных конуса 7 и 8, первый 7 из которых большим своим основанием соединен с днищем, а второй 8 - большим своим основанием соединен с верхнием торцом теплообменника 5, цилиндрический распределитель 9 кислоты с входными радиально расположенными на нем штуцерами

1О, размещенный между меньшими основа. ниями усеченных конусов 7 и 8, отражательную перегородку 11, помещенную в корпус, труба 12 для отвода газообразных продуктов реакции и патрубки .13 и 14 ввода реагентов и вывода пульпы, соединенные с нижней частью трубы для отвода суспензии, вертикальную перегородку 15, закрепленную на днище 3 и образующую с

1055317 внутреннй стенкой корпуса канал 16, соединяющий большее основание первого усеченного конуса 7 с верхней частью корпуса, а отражательная перегородка 11 закреплена на внутренней стенке корпуса над каналом 16 °

Канал 16 выполнен. прямоугольного сечения с тангенциально изогнутым по отношению к внутренней стенке корпуса выходным торцом 17. Приспособ.— ление 12 для отвода газообразных продуктов реакции выполнено н виде расположенной в верхней части корпуса под крышкой изогнутой трубы с входным концом, направленным в сторону крышки 2.

Устройство работает следующим образом.

Усеченные конусы 7 и 8 на каждой стороне цилиндрического распределителя 9 в конструкции типа трубы Вентури приводят к ускорению выхода жид кости из теплообменника 6 в первый ко нус 8 до высокой скорости до тех пор, пока противодавление, вызываемое уменьшением пойеречного сечения и ускорением, не превышает разницы в давлении насыщенного пара над жидкостью в данном месте и над жидкостью в корпусе. Таким путем предотвращается кипение рециркулируемой нагретой жидкости н трубах теплообменника, По мере ввода кислоты в распределитель 9 она оыстро смешивается с жидкостью, смесь расширяется при низком ускорении нсэвтором усеченном корпусе 7, так что кипение жидкости и выделение газообразного продукта происходит спокойно и постепенно.

Так как жидкость начинает кипеть и начинает образовынаться двуокись хлора и хлор на нижней по ходу потока стороне распределителя 9, то материал, который входит в канал 16, является газообразным с увеличенными количествами жидкости и суспендированным н ней твердым веществом.

Полученная жидкая смесь поступает в газовое пространство 18 корпуса при достаточно низкой скорости (например от 7 до 17 м/сек) . У верхнего конца канала 16 предусмотрена; перегородка 11 для направления жидкости в основном. горизонтально и радиально внутрь пространства 18.

Отверстие 19 для отвода газообразного хлора, двуокиси хлора и водяного пара из пространства 18 свя.зано с:трубой 12, которая проходит радиально через стенку корпуса рядом с его верхним концом, и ее внутренний конец искривлен н нанравлении кверху таким образом, что ее входное отверстие направлено к крышке 2 и находится от нее на некотором расстоя- нии, располагаясь по оси корпуса.

Это устройство способствует сепйра45

5Î

65

Устройство теплообменника 5 и линии рециркуляции реакционной смеси в вариантах изобретения совершенно отлично от конструкции, приведенной в прототипе. В частности часть рециркуляционной линии от входа кислоты до выгрузки над уровнем жидкости осуществляется по каналу 16 внутри наружной стенки корпуса в отличие от прототипа, где рециркуляционная линия включает изогнутую внутрь трубу, полностью расположенную снаружи корпуса.

Наличие вертикально расположенного канала 16 от днища 3 до некоторого расстояния над уровнем реакционной среды 20 позволяет иметь более компактную общую конструкцию, которая может предварительно монтироваться для транспортировки и затем транспортироваться в модульном виде, так что монтаж на месте отпадает и следовательно,достигается экономия по ции увлеченной жидкости от газообразных продуктов н паровом пространстве 18 за счет того, что газообразный о материал должен повернуться на 180

5 для входа в трубу 12 перед тем, как он выйдет через выходное отверстие 19.

Такое движение заставляет увлеченные капли выпадать из газовой фазы и реакционную среду 20, так что отводимая газообразная фаза имеет низкую концентрацию увлеченной жидкоСти.

Это последнее устройство отлича,ется от обычной системы, н которой выход газа расположен обычно по

„ оси генератора в нерхней перегородке, 35 так что газообразные продукты покидают корпус, двигаясь прямолинейно. Можно использовать обычные устройства, показанные на фиг.3 и 4.

Данные устройства отличаются от обычных отбойных устройств, состоящих из металлической сетки и применяемых для систем получения двуокиси хлора испарительного типа уменьшением уноса жидкости удаляемой газообразной фазой. Эти устройства склон- . ны к забинанию путем отложения тнердого материала и должны время от времени очищаться и следовательно являются неудовлетворительными.

Помимо преимущества, связанного с меньшим уносом жидкости целевым . газом, при использовании показанной конструкции трубы 12 имеется дополнительное преимущество, заключающееся в том, что требуется меньшая общая

35 высота, так как выходное отверстие 19 может соединяться непосредственно со входом соседнего конденсационного оборудования вместо того, чтобы иметь трубы, которые направлены внаyg чале вертикально вверх от выхода в верхней перегородке, а затем кни- зу ко входу в конденсационное оборудование.

1055317 сравнению с дорогой конструкцией прототипа.

Кроме того, так как исключается наружная рециркуляционная труба известной конструкции, то требования к наружному объему всей установки снижаются и это удорожающее обстоятельство также снимается.

Труба 4 для удаления суспензии показана на некотором расстоянии, хотя и параллельно от оси корпуса. Tà- iÎ кое устройство является следствием размера диаметра конкретного аппарата и следствием необходимости расположения теплообменника 5 под корпусом. Для сосудов больших размеров, чем показанный, где под корпусом имеется больше места, труба 4 для удаления суспензии обычно располагается по его ocu.

В интересах сохранения компактной формы предпочтительно иметь теплообменник 5 такого размера, чтобы он полностью вписывался в габариты корпуса. Действительный наружный размер теплообменника 5 зависит от произво-, дительности устройства, диаметра трубы 4 для удаления суспензии и от производительности насоса 6.

Хотя показан вертикальный канал 16 с одной стороны корпуса, эта конструкция представляет собой удобный вариант устройства, Другая возможность заключается в образовании канала 1б таким образом, что он заканчивается у своего верхнего конца в виде круглого или другого соответствующей 35 формы отверстия, расположенного по центру корпуса над уровнем жидкой реакционной среды 20. На некотором расстоянии от этого центрального отверстия в направлении выхода из него 40 жидкости в сторону стенок генератора может быть предусмотрена перегородка 11.

Входящая в корпус жидкость (фиг.1 и 2)обычно движется радиально по отношению к его оси в реакционной .среде 20. Вариант, показанный на фиг.3 и 4 иллюстрирует модификацию данного устройства, в котором внутренняя перегородка 15 искривлена внутри сосуда у своего верхнего конца для образования вертикального расположенного прямоугольного выходного торца 17, обращенного к вйутренней стенке корпуса и предназначенного для придания входящей жидкости в основном 55 тангенциального движения. Тангенциальный ввод рециркулируемой жидкости способствует отделению от жидкости газовой фазы, благодаря чему паровое сепарационное пространство может быть меньшего размера.

В устройстве на фиг. 3 и 4 применяется более привычное коническое днище 3 и выхсщ газовой фазы по оси аппарата через отверстие 19, хотя в данном случае также могут использоваться конструкции, показанные на фиг.1 и 2.

Таким образом, насос б,теплообменник 5 и распределитель 9 для ввода кислоты размещены снаружи корпуса, хотя они и образуют часть общей модульной установки. Такое устройство из отдельных частей весьма выгодно, так как позволяет осуществить легкую установку каждой из этих частей без разборки всей установки и не требует доступа внутрь корпуса. Доступность для ухода может быть недостатком более интегрированных конструкций.

Таким образом, конструкции, показанные на фиг.1-4, представляют собой комбинацию отдельных деталей в компактную модульную установку для производства двуокиси хлора без необходимости в создании интегрированной сборки из одного аппарата. В этой компактной модульной установке отдельные части, требующие обслуживания, легко" доступны.

C точки зрения возможных трудностей обслуживания могут применяться более интегрированные конструкции, имеющие выгоды, связанные с внутренней перегородкой и с рециркуляционным устройством. На фиг.5 в виде деталей внутренней-перегородки 15 вблизи нижнего конца днища 3 могут предусматриваться части в виде усе" ченных конусов 7 и распределитель 9 для входа кислоты.

Кроме того, предусматривается теплообменник 5 с примыкающими нижней и верхней частями, соединенный у верхнего конца непосредственно с корпусом и у нижнего конца с насосом б, в который поступает раствор хлората натрия по патрубку 13 и из которого отводится суспензия сульфата натрия по патрубку 14» В этом устройстве исключена труба 4. Корпус насоса б может иметь показанную форму или более привычную форму, аналогичную примененной на Фиг.1.

Таким образом, изобретение обеспечивает улучшенные методы и устройство для производства двуокиси хлора. В пределах объема данного изобретения возможны модификации.

1055317

Фиг, я., Составитель A.Òàðàñîâ

Техред И.Тепер Корректор А.Ильин

Редактор A.Äîëèíè÷

Тираж 537 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113935, Иосква,Ж-35, Раумская наб., д. 4/5

Заказ 9128/59

Филиал. ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4