Автоклав непрерывного действия для окисления фосфора водой

 

О П И СА Н И Е автоклава непрерывного действия для окисления фосфора водой.

К авторскому свидетельству В. Г. Игиатюка, К. А. Дремнвва и

A. йл, Н.уроедова, заявленному 17 августа 1930 года (заяв. свид. № 74831).

О выдаче авторского свидетелвства опубликовано 31 августа 1932 года.

Предлагаемое изобретение касается автоклава непрерывного действия для окисления фосфора водой с использованием тепла экзотермической реакции, состоящего из двух сосудов, вставленных один в другой с буферной жидкостью между стенками, из коих внутренний цилиндр разделен на верхнюю реакционную камеру и нижнюю с полками .и передаточными трубами.

На чертеже фиг. 1 изображает вертикальный разрез автоклава; фиг. 2 и 3— детали автоклава.

Автоклав представляет собою снабженный съемной крышкой с головкой 2 толстостенный стальной цилиндр 3, внутри которого укреплен тонкостенный цилиндр 4. Последний подразделен на две камеры: реакционную 5 и теплообменную 6.

Междустенное пространство, образуемое стенками цилиндров 3 и 4, заполняется направляемой в реакцию водой, что позволяет пользоваться им, как водяной рубашкой и как буфером,,воспринимающим давление, развиваемое внутри реак. ционного цилиндра 4 и передающим его внешним стенкам автоклава.

Наличие реакционного, цилиндра изолирует стенки автоклава не только от кислой среды, но и от разрушающего действия водорода, проявляюшегося при высоких температурах и давлениях. Плавленный (жидкий) фосфор нагнетается и автоклав под давлением через трубку 7, а необходимая для реакции горячая вода— через трубку 8, при чем последняя для подогрева пропускается предварительно по змеевику теплообменной камеры 6 через водяную рубашку, образуемую стенками цилиндров 3 и 4, и через не показанный на чертеже подогреватель. Выведеннь1е через трубы 7и 8 вода и жидкий фосфор вступают в трубу 9, продавливаются через смесительное сопло !О и выталкиваются в виде смеси s реакционную камеру.

Вода предварительно перегревается до такой температуры, чтобы после смешения с фосфором была обеспечена температура, необходимая для проведения процесса окисления; при этом учитывается и тепло экзотермической реакции.

Достаточное перемешивание реагируюших тел обеспечивается высоким давлением подачи исходных материалов и конструкцией смесительного сопла, которое состоит (фиг. 2) изконуса! и насадки 2 .

Между конусом и насадкой образуется кольцевая щель 3, через которую смесь .исходных материалов продавливается в ре— 2 акционную камеру. Насадка 2 снабжена нарезкой что позволяет, подтягивая ее, Э Э/ изменять площадь сечения щели 3 и закреплять в нужном положении контргайкой 4 . Для более совершенного перемешивания исходные материалы до выхода через щель 3 пропускаются предварительно через спиральный вкладыш 5 .

Фосфор, поступающий в автоклав через трубу 7, попадает в кольцевой канал со д,елью б (фиг. 2) и увлекается нагнетаемой через трубу 7 водой по трубе 8 в смесительное сопло.

По выходе из сопла 10 вода и фосфор вступают в реакцию и, заполняя реакционную камеру, поднимаются до уровня переливкой трубы 11, по которой далее отводятся в теплообменную камеру 6 .

Время пребывания реагентов s реакционной камере связано с высотой переливной . трубы 11, что дает возможность, изменяя высоту этой трубы и не меняя других расчетных элементов автоклава, проводить реакцию в большее или меньшее время, согласно факторам времени и выбору ка. тализаторов давлений и температур. Во время пребывания в реакционной камере 5 возможен перегрев реакционной массы за счет тепла экзотермической реакции выше температуры, необходимой для ведения процесса, а также не исключается возможность загрязнения продуктов реакции нЕ прореагировавшим фосфором; поэтому из реакционной камеры продукты реакции передаются в камеру б, где заканчиваются реакции окисления фосфора и гидратации фосфорного ангидрида и одновременно тепло, заключенное в продуктах реакции, испольвуется для предварительного подогрева воды, направляемой в реакцию.

В камере б реакционная смесь по переливным трубкам 12 перетекает с полки на полку 13 и на удлиненном таким образом пути происходит окисление увлеченного из реакционной камеры не прореагировавшего фосфора. Жидкие продукты реакции собираются в нижней части реакционного цилиндра иотводятся через затвор 14.

Устранение перегрева и использование тепла, заключенного в реакционной массе, достигается пропуском нагнетаемой в автоклав холодной воды через змеевик 15.

Холодная вода нагнетается через затвор 16, заполняет пространство 17 под реакционным цилиндром и по трубе 18прогоняется в змеевик, лежащий под слоем жидкости на нижней полке теплообменной камеры, затем вода по патрубку 19 -передается в змеевик на следующей полке и т. д., из змеевика — в междустенное пространство 21 и, проходя через прорезы в кольце 28, отводится через трубу 22 в отдельный подогреватель.

Побочный продукт реакции. окисления фосфора — газообразный водород — выделяется главным образом в реакционной камере 5 и отводится через трубу 23.

Часть же водорода, увлеченная реакционной массой из камеры 5 вместе с водородом, выделяющимся в теплообменной камере, присоединяется к общей массе водорода с помощью трубок 24 и 25.

Контактная масса может быть помещена в зернистом виде в сетках и специальных насадках как в реакционной камере, так и в теплообменной, в последней — на полках и в передаточных трубках.

Предмет изобретения.

1, Автоклав непрерывного действия для окисления фосфора водой с использованием тепла экзотермической реакции, состоящей из наружного толстостенного кожуха и внутреннего цилиндра с междустенным пространством, наполненным водой, сконструированный таким образом, что внутренний цилиндр разделен на верхнюю реакционную . камеру и нижнюю, разделенную на полки с переточными иатрубками, отличающийся тем, что верхняя реакцйонная камера снабжена трубой 9, назначенной для поступления жидкого фосфора и воды, оканчивающейся смесительным соплом 10, а также перелчвной трубой 11 для перевода реакционной жидкости в нижнюю камеру и трубой 23— для выхода газообразного водорода.

2. Смесительное сопло поп. 1, отличающееся тем, что оно состоит из конуса 1 и насадки 2, между которыми образуется кольцевая щель 3 для продавливания реакционной смеси.