Многотрубный реактор с опускающейся пленкой для непрерывного сульфирования и/или сульфатирования жидкого органического вещества

 

Многотрубный реактор (МТР) с опускающейся пленкой для непрерывного изготовления сульфированных и/или сульфатированных продуктов, использующий газообразную разбавленную трехокись серы (SO_{3 (разб.)}) для получения поверхностно-активных реагентов или просто поверхностно-активных веществ, применяется в косметической промышленности и промышленности моющих средств. Каждый отдельный сопловой комплект содержит охватывающую часть (19) и другую половину (45) на охватываемой части (10). Охватываемая часть (10) образует вместе с охватывающей частью (19) кольцевую щель (21) с постоянной и хорошо ограниченной при всех рабочих условиях длиной (47), которая вместе с фиксированным отверстием/шириной определяет индивидуальный перепад давления в щели и вследствие этого индивидуальный расход органики. При таком устройстве достигается технический результат - полностью однородное распределение органического питания при отсутствии необходимости в калибровке. 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

Настоящее изобретение относится к многотрубному реактору с опускающейся пленкой для непрерывного сульфирования и/или сульфатирования жидкого органического вещества, который представляет собой в настоящее время хорошо разработанную технологию, наиболее часто используемую и являющуюся предпочтительной для проведения реакций сульфирования и сульфатирования в реакторе, каждая из которых дает качественные продукты: поверхностно-активные вещества для косметической промышленности и промышленности моющих средств. Реакторы собираются в соответствии с общепринятыми принципами для многотрубного кожуха и трубчатого теплообменника с различными расположением перегородок и охлаждающими жидкостями, при этом вода является доминирующей охлаждающей жидкостью. Для всех реакторов типичны раздельные камеры для разбавленного газа, органического соединения, охлаждающей жидкости и сбора конечных продуктов, при этом камеры установлены от верха реактора до донного выпускного отверстия.

При производстве поверхностно-активных веществ для данной отрасли газообразным и разбавленным реагентом является трехокись серы, типичные органические соединения являются жидкостями при 15^oC и выше, основными сырьевыми материалами являются алкилаты, жирные спирты, этоксилированные жирные спирты, альфа-олефины и метил-эфиры. Любое химическое соединение, имеющее так называемый гибкий атом водорода, может быть сульфировано или сульфатировано (сульфатировано для всех соединений, в которых водород связан с атомом кислорода, и сульфировано для водород-углеродных связей).

Происходящие общие реакции характеризуются тем фактом, что разбавленная газообразная трехокись серы является очень агрессивным/реактивным реагентом, и что все реакции являются предельно быстрыми и экзотермическими. В общем, эти свойства требуют контроля молярного отношения между реагентами, и наилучшие продукты могут быть получены только при очень хорошем контроле как общего, так и локального молярного отношения. Любое отклонение в молярном отношении неизбежно приведет к увеличению количества нежелательных побочных продуктов, и основной продукт получится плохого цвета, более низкого содержания активного вещества, более высокого содержания сульфатов, более высокого содержания несульфатированных/несульфированных органических соединений и, следовательно, более низкого выхода при более высоком расходовании сырьевого материала. В многотрубных реакторах (МТР), в которых количество отдельных и параллельных реакторов-элементов может составлять от двух до более сотни, наиболее важным параметром является локальное молярное соотношение между реагентами и, следовательно, наиболее возможное и наиболее равномерное распределение органического соединения для каждого отдельного реактора-элемента. Даже малейшее отклонение в локальном молярном отношении не может быть полностью компенсировано в процессе позднее.

Для того, чтобы исключить любое недопонимание, общее или суммарное молярное отношение определяется как отношение между суммарным числом молей SO₃, подаваемой в реактор, деленным на суммарное число молей органического соединения, подаваемого в тот же самый реактор. За счет улучшенной системы дозирования для жидкой серы /жидкой двуокиси серы/ жидкой трехокиси серы и, в конечном счете, органических соединений общее молярное отношение может поддерживаться почти постоянным и без значительного воздействия на свойства конечного продукта.

Локальное молярное отношение, определяемое таким же самым образом, но между локальными потоками упомянутых реагентов для каждого отдельного соплового элемента, преимущественно зависит от одинаковой и равномерной подачи, в кг/час, органического реагента в каждый отдельный сопловой комплект из одной общей камеры для органики, поскольку несущий газ с намного более низкой вязкостью имеет более сильную тенденцию к равномерному распределению в соответствии с принципом "по пути наименьшего сопротивления". Конструкция соплового комплекта поэтому может рассматриваться как имеющий решающее значение и критический элемент для отдельного органического потока и локального молярного отношения. В МТР все комплекты сопел питаются из одной общей камеры для органики. Сопловая конструкция также обеспечивает возможность того, чтобы реактор содержал только один реакторный элемент, в котором общее молярное отношение становится равным и идентичным локальному молярному отношению, при этом точность зависит только от внешней дозирующей системы.

Большое существенное значение также имеет одинаковое и равномерное распределение органической пленки, образующейся по окружности на внутренней поверхности охватывающей детали. Это может быть достигнуто путем обеспечения того, чтобы распределение/образование пленки на внутренней поверхности охватывающей детали определялось с той же самой точностью, что и дозирование/измерение органических соединений соплового комплекта для всех реакторных элементов. Это в общем означает, что пленкообразование должно определяться с той же самой точностью, что и дозирование/измерение органических соединений, т.е. хорошо очерченной кольцевой прорезью с учетом ее длины и ширины для всех известных рабочих условий.

Существует несколько различных конструкций, предлагаемых на рынке и уже запатентованных, которые описаны в следующих патентах: US 3918917 Nitto Chemical Induastry Co.,Ltd.

US 4183897 Construziony Meccanicht G.Mazzoni S.p.A Fr. 2449665 Ballestra Chimica S.p.A EP 0570844 Al Meccaniche Moderne S.r.I Эти патенты и конструкции могут быть рассмотрены и сгруппированы следующим образом: - предварительно откалиброванные и выбранные/сгруппированные отверстия (материалы полностью отличаются от данного патента), характеризующиеся относительно большим расстоянием между зоной измерения/дозирования и зоной образования пленки, (предварительно выбранные/сгруппированные отверстия не должны смешиваться с терминологией "комплект сопел и конструкция соплового комплекта", описанной в настоящем документе); - конические или цилиндрические прорези, где посредством механического регулирования длины прорезей или отверстий с помощью шайб может быть достигнута даже более низкая точность (в сравнении с настоящим изобретением) органического питания. Если щелевое отверстие и длина щели в этих конструкциях хорошо очерчены и, кроме того, проявляются с точностью, описанной в упомянутых патентах, то нет необходимости в регулировке посредством шайб. Очевидно, что на размещение охватываемой детали относительно охватывающей детали посредством шайб будут оказывать воздействие различное давление, действующее на главные фланцы/цилиндрические пластины (давления отличаются от условий в процессе калибровки), крутящий момент на отдельных болтах при затягивании, уплотняющий материал и, наконец, расстояние между цилиндрическими пластинами. Тот факт, что все отдельные сопловые комплекты должны быть откалиброваны перед запуском, также ясно демонстрирует недостаточное очерчивание отверстий и длины щелей, выражающееся в менее равномерном распределении пленки (различной толщине вокруг смоченной периферии) на внутренней поверхности пленки, охватывающей детали соплового комплекта.

Главные отличия/недостатки уже известных и действующих конструкций в сравнении с конструкцией соплового комплекта, описанной в настоящей заявке, могут быть суммированы следующим образом: - более сильной тенденцией к образованию воздушных карманов и в результате этого к частичному блокированию органического питания в процессе запуска. (Воздушные карманы в зазоре между охватываемой и охватывающей деталью в сопловом комплекте); - необходимость в требующей времени калибровке как перед запуском, так и после неконтролируемой остановки в процессе работы, или после обычной процедуры промывки/очистки. На точность этой калибровки оказывает влияние тот факт, что нормальные условия установки всегда отличаются от условий калибровки;
- как правило, более низкая точность для индивидуального органического питания в сравнении с суммарным средним значением органического питания для всех сопловых комплектов при работе;
- герметизирующее расположение для охватывающей и охватываемой частей соплового комплекта будет оказывать влияние на точность подачи отдельного соплового комплекта и также на точность соседних сопловых комплектов;
- необходимость в регулировке шайбами очень часто создает тенденцию к увеличению протечек;
- точность измерения очень сильно зависит от крутящего момента, прикладываемого для затягивания болтов;
- индивидуальная подача для каждого соплового комплекта также будет дополнительно зависеть от изменений давления в процессе нормальной работы, давлений, действующих на различные цилиндрические пластины и передающих различное воздействие в зависимости от местоположения соплового комплекта на пластинах.

Задачей настоящего изобретения является устранение вышеперечисленных недостатков. Технический результат достигается посредством создания многотрубного реактора с опускающейся пленкой для непрерывного сульфирования и/или сульфатирования жидкого органического вещества посредством реакции с газообразным SO₂, который содержит, по крайней мере, два реакторных элемента. Каждый элемент имеет сопловой комплект, содержащий внутреннюю охватываемую часть, на наружной периферийной поверхности которой выполнена круговая канавка/фрезеровка с образованием камеры расширения, и наружную охватывающую часть. Внутренняя охватываемая часть и наружная охватывающая часть в их соответствующей верхней части имеют выполненное за одно целое фланцевое устройство для крепления к первой пластине камеры и второй пластине камеры соответственно, при этом охватывающая часть в своей нижней части соединена с реакторной трубой, которая в своей нижней части прикреплена к третьей пластине камеры, для осуществления подачи органического вещества из общей питающей камеры в каждый реакторный элемент через продольные каналы, выполненные на наружной стороне охватываемой части, и через камеру расширения и далее вниз через кольцевой канал, образованный между наружной кольцевой поверхностью охватываемой части и внутренней кольцевой поверхностью охватывающей части сопла, в реакторную трубу, при этом органическое вещество реагирует с газообразным SO₂, который подается вниз в реакторную трубу через внутреннее отверстие сопла из общей газораспределительной камеры. Реакторная труба и нижняя часть сопла расположены внутри общей охлаждающей камеры, обеспечивая сбор полученного продукта из всех реакторных элементов в коллекторной камере у дна реактора, в котором по всей контактирующей направляющей поверхности между наружной поверхностью охватываемой части и внутренней поверхностью охватывающей части сопла проходят продольные каналы. Высота кольцевого канала между наружной поверхностью охватываемой части и внутренней поверхностью охватывающей части и объем самого кольцевого канала являются постоянными относительно осевого смещения охватываемой части внутри охватывающей части, причем в каждом реакторном элементе поддерживается постоянный расход при изменяющихся технологических условиях.

Камера расширения в различных реакторных элементах образована путем взаимодействия между канавкой в наружной круговой периферийной поверхности охватываемой части и круговой канавки/фрезеровки во внутренней круговой периферийной поверхности охватывающей части с объемом, сходным с объемом канавки в наружной круговой поверхности охватываемой части, при этом нижняя круговая периферийная кромка канавки охватываемой части в процессе работы имеет смещение относительно нижней круговой периферийной кромки охватывающей части и расположена ниже последней, причем смещение больше нуля и меньше чем высота каждой канавки.

Целесообразно, чтобы количество продольных каналов было равно шести.

Предпочтительно, чтобы один из двух реагентов присутствовал в виде газообразного реагента и другой участвующий реагент присутствовал в виде жидкости при температуре окружающей среды или температуре, соответствующей условиям реакции, причем реактор смонтирован в виде обычного многотрубного корпуса и трубчатого теплообменника с разделенными камерами для газообразного реагента, жидкого органического реагента, охлаждающей жидкости и сбора готовых продуктов.

Реактор дополнительно содержит множество сопловых комплектов, от двух до более сотни, при этом жидкий реагент подается в общую камеру для органики через множество отдельных подающих труб, камера для органики ограничена цилиндрическими пластинами, контрфланцем и цилиндрической распорной деталью, закрепленной и приваренной к пластине и фланцу. Разбавленный реагент дополнительно подается в общую камеру, ограниченную фланцем, цилиндрической пластиной и коническим верхним колпаком, а готовый продукт собирается в камере, ограниченной коническим колпаком, цилиндрической пластиной и контрфланцем, причем цилиндрическая пластина снабжена сальниковыми коробками для реакторной трубы и расположена у дна/выпускного отверстия реактора.

Целесообразно, чтобы каждый сопловой комплект содержал охватываемую часть, закрепленную в пластине болтами, уплотнительное кольцо и уплотнение, при этом высота выполненного за одно целое фланца равна глубине расточки уплотнительного кольца в соответствующем месте и образует ровную поверхность напротив уплотнения, и посредством зазора между охватываемой частью и отверстием в пластине, зазора между болтами и кольцом и уплотнением, а также посредством зазора между выполненными за одно целое фланцем и кольцом в соответствующем месте обеспечивается непроницаемое уплотнение между газораспределительной камерой и питающей камерой без возникновения любых радиальных усилий, передаваемых между двумя цилиндрическими пластинами, причем охватывающая часть соплового комплекта в реакторе дополнительно прикреплена к цилиндрической пластине таким же образом, как охватываемая часть прикреплена к пластине, но без такого же зазора между охватывающей частью и соответствующим отверстием в цилиндрической пластине.

Охватываемая часть соплового комплекта расположена концентрично относительно охватывающей части и снабжена направляющей поверхностью в соответствующем месте на охватываемой части, точно установленной в такую же направляющую поверхность на охватывающей части в соответствующем месте, при этом концентричное расположение определяется посредством направляющих поверхностей и длиной тех же поверхностей, а органическое питание из камеры посредством подающих каналов, выполненных путем механической обработки снаружи на охватываемой части, число которых составляет от двух до двенадцати, подается в соответствующем месте в камеру расширения, при этом путем выбора шести подающих каналов обеспечивается максимальная направляющая поверхность в сочетании с деаэрирующими свойствами, причем для гарантирования максимальной концентрической направляющей отношение между эффективной направляющей длиной и наружным диаметром охватываемой части находится в диапазоне 1,1-3,0, предпочтительно 1,5. Реактор дополнительно имеет охватывающую часть, внутри которой выполнена путем механической обработки половина камеры расширения, другая половина которой выполнена путем механической обработки на наружной стороне охватываемой части, и кольцевую щель со значительно ограниченной длиной, ограничиваемой посредством расстояния между нижним выступом на охватывающей части и нижним выступом на охватываемой части, при этом выступ в реакторе всегда находится в самой нижней позиции для двух выступов, и расстояние постоянно больше нуля и постоянно меньше, чем каждая длина двух половин и камеры расширения.

Предпочтительно, чтобы высота канавки камеры расширения в охватываемой части сопла отличалась от высоты канавки камеры расширения в охватывающей части сопла и дополнительно описывается следующей зависимостью:
0 < расстояние 46 < высоты любой из двух половин.

Сопловой комплект является наиболее конструктивно важным элементом/частью любого многотрубного реактора с опускающейся пленкой, и настоящее изобретение относится, главным образом, к конструкции и сборке всех отдельных элементов, содержащихся в сопловом комплекте. Сопловой комплект, описываемый в этой заявке, отличается хорошо очерченной кольцевой прорезью, имеющей фиксированную длину и фиксированную ширину при всех известных рабочих условиях.

Исключена необходимость в усложненном и менее надежном устройстве для калибровки, подобном шайбам и т.п., и предложенный сопловой комплект также обеспечит значительное повышение однородности пленки. Нет необходимости в калибровке перед запуском или требующей затрат времени повторной калибровке после остановки установки.

Испытана модель реактора с более чем 30 параллельными сопловыми комплектами, и за счет введения среднего расхода _ср в г/ мин для всех сопловых комплектов все индивидуальные расходы охватываются диапазоном:
x_ср ± 0,2%.

Об уровне точности, подобном этому, до настоящего времени не сообщалось, и реактор с новым сопловым комплектом назван NCN (ННК) реактором, что означает: нет необходимости в калибровке.

NCN сопловой комплект может быть установлен во всех МТР реакторах, сконструированных для гетерогенных реакций, даже для реакций, в которых, например, реактивные частицы присутствуют и взвешены в инертной жидкости (инертной к газообразному реагенту).

Приложенные чертежи и определения/терминология
Фиг. 1 является продольным сечением полного и собранного многотрубного реактора с опускающейся пленкой типа NCN с тремя отдельными сопловыми комплектами, закрепленными к реакторам-трубам, в частичном разрезе.

Фиг. 2 является детализированным сборочным чертежом одного полного соплового комплекта, содержащего охватывающую часть, охватываемую часть, соответствующее затягивающее уплотняющее устройство, затягивающие болты и уплотняющую систему, все расположенные на двух отдельных и разделенных цилиндрических пластинах.

Фиг. 3 является увеличенным сечением A-A фиг. 2 и детально изображает шесть каналов для жидкого органического питания к камере расширения.

Сопловой комплект: Полный блок, содержащий охватывающую часть, охватываемую часть, соответствующее затягивающее устройство, затягивающие болты и уплотняющую систему.

Реакторная труба: Обычная труба, общей длиной 5-7 м, прикрепленная к охватывающей части соплового комплекта. Реакторная труба представляет таким образом зону для осуществления химической реакции и передает тепло реакции окружающей и циркулирующей охлаждающей жидкости.

Реактор-элемент: Полный блок, имеющий сопловой комплект в виде выполненных заодно деталей, одну реакторную трубу и окончательно уплотняющие устройства.

Многотрубный реактор с опускающейся пленкой. Фиг. 1: Полный реакторный блок, включающий от двух до более сотни реакторов-элементов вместе с раздельными камерами для распределения газообразного реагента, жидкого органического реагента, охлаждающей жидкости, коллекторной камерой для конечного продукта и соединениями для всех материальных потоков.

Головная часть реактора: Включает сопловые комплекты и камеру для органики, определяемую и ограниченную цилиндрической пластиной, прикрепленной к цилиндрической прокладке, прикрепленной к контрфланцу, соединенному болтами и уплотненному с самой нижней цилиндрической пластиной.

Калибровка соплового комплекта: Ручная и требующая затрат времени работа для всех отдельных сопловых комплектов, по крайней мере, головная часть должна быть полностью собрана для осуществления этой процедуры. Количество органического реагента, обычно соответствующее номинальной емкости реактора, подается в общую органическую камеру, и все отдельные потоки, покидающие сопловые комплекты или реакторные трубы, тщательно определяются путем взвешивания. На основе результатов измерения этой процедуры рассчитывается среднее арифметическое для отдельных потоков, например x_ср.

Любое отклонение от заданного и приемлемого диапазона должно будет регулироваться путем замены шайбами, имеющими толщину, отличную от толщины первоначально установленных шайб. Обычно эта процедура должна повторяться несколько раз для достижения предела, описываемого:
x_ср ± 1,0%.

Для реакторной технологии вчерашнего дня среднее значение ± 2,5% является совершенно обычным, и среднее значение ± 1,0% достигается очень редко. К сожалению, та же самая реакторная технология не может ни подтвердить, ни гарантировать этот диапазон/предел отклонений в процессе нормальных рабочих условий.

Подробное описание изобретения
Согласно приложенным чертежам, фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3, а также определениям и терминологии, указанным в параграфе 3, полный многотрубный реактор с опускающейся пленкой содержит более чем два параллельных реактора-элемента, камеру 4 для распределения газообразного реагента, камеру 11 для распределения органического реагента, камеру 25 для охлаждающей жидкости и коллекторную камеру 53 для сбора готового продукта, при этом камера 53 ограничена пластиной/фланцем 29/31 и коническим донным колпаком 32, все части реактора размещены сверху вниз от верха реактора до днища реактора/выпускного патрубка. Все камеры отделены от соседней камеры пластинами/фланцами 8, 9, 16, 18, 27, 29 и 31, уплотняющими системами, наружным кожухом и коническими колпаками 3/32 у верха и днища, соответственно. На выходе из каждого реактора-элемента установленные в пластине 29 сальниковые коробки 28/30 эффективно предотвращают протечку между охлаждающей камерой 25 и коллекторной камерой 53. Эти сальниковые коробки обеспечивают возможность термического продольного расширения реакторов-труб в процессе нормальных условий работы установки.

Верхняя камера 4 загружается через вход 1 и ограничена коническим верхним колпаком или крышкой 3, и верхняя пластина 9 вместе с фланцем 8 равномерно распределяет газообразные реагенты во все отдельные реакторы-элементы.

Жидкие органические реагенты подаются из центрального трубопровода и распределяются в камеру для органики 11 через несколько подающих труб 12. Камера 11 также оборудована шаровым клапаном для деаэрации или вакуумирования в процессе запуска и работы. Камера 11 вентилируется в окружающую атмосферу. Рабочее давление в камере 11 обеспечивается перепадом давления через кольцевую щель 21 и давлением газа в реакторной трубе 24.

Жидкий органический реагент подается из общей камеры 11 в каждый отдельный сопловой комплект 13 по всей периферии охватываемой части 10 и, кроме этого, в камеру расширения 20 через продольные подающие каналы 40 на фиг. 2/фиг. 3. Органический реагент тщательно измеряется и распределяется через кольцевую щель 21, образуя непрерывно и равномерно опускающуюся пленку 50 на внутренней поверхности охватывающей части 19. На выходе щели 21 жидкий органический реагент из камеры 11 сталкивается с газообразным реагентом из камеры 4, и сразу же начинается экзотермическая и гетерогенная химическая реакция. Тепло от реакции передается наружной поверхности реакторной трубы и непрерывно отбирается циркулирующей охлаждающей жидкостью в камере 25. Охлаждающая жидкость подается в ту же самую камеру через 26 и выходит у 22. Готовый продукт из всех реакторных элементов собирается у дна реактора в камере 53, выходит через выход 34 и дополнительно обрабатывается ниже по потоку в специальном сепараторе-циклоне для разделения газа/жидкости.

Полный сопловой комплект согласно настоящему изобретению включает охватываемую часть 10, охватывающую часть 19, затягивающие приспособления 5/6 и 14/15 соответственно и уплотнения 7/17 соответственно.

Охватывающая часть 19, оборудованная выполненным за одно целое затягивающим фланцем 41, прикреплена к пластине 18 посредством уплотнительного кольца 15 и двух-четырех болтов 14. Цилиндрическая пластина 18 отделяет камеру для органики 11 от камеры охлаждения 25. Выполненный за одно целое на охватывающей части 19 фланец имеет высоту, равную глубине расточки 43 уплотнительного кольца 15, образуя таким образом совершенно ровную поверхность, и вместе с уплотнением 17 образует систему уплотнения между охватывающей частью 19 и пластиной 18. Выполненный промежуток/зазор 42 между фланцем охватывающей части 41 и уплотнительным кольцом 15 эффективно предотвращает возникновение радиального усилия и воздействие его на охватывающую часть 19 через 41.

Положение охватывающей части 19 в соответствии с вышеизложенным определяется только цилиндрическим отверстием в пластине 18. В продольном направлении положение определяется только приложенным к болтам 14 крутящим (закручивающим) моментом, толщиной уплотнения/сжимаемостью и дополнительно условиями перепада давления и температуры в процессе работы. Цилиндрический промежуточный участок между фланцем 16 и верхней пластиной 9 образует вместе с нижней пластиной 18 камеру для органики 11. Для исключения эксцентриситета между пластинами 9 и 18 пластина 18 оборудована, по крайней мере, двумя коническими направляющими штифтами, входящими в соответствующие отверстия во фланце 16 с высокой степенью точности.

Охватывающая часть 19, обработанная внутри на станке, образует одну половину 44 камеры расширения 20. Эта полученная путем механической обработки на станке часть 44 камеры расширения 20 идентична другой полученной путем механической обработки на станке половине 45, расположенной на наружной поверхности охватываемой части 10. Вместе эти две половины образуют камеру расширения 20. Охватывающая часть 19 прикреплена к реакторной трубе 24, имеющей длину 5-7 м, в нижней части 23.

Охватываемая часть 10 также имеет подобный выполненный за одно целое фланец 38, высота которого соответствует глубине расточки уплотнительного кольца 6 в месте 35. Фланец 38 и кольцо б вместе образуют совершенно ровную поверхность и вместе с уплотнением 7 образуют систему уплотнения между охватываемой частью 10 и пластиной 9. Вмонтированный промежуток/зазор 37 между фланцем 38 охватываемой части и уплотнительным кольцом 6 эффективно предотвращает возникновение радиального усилия и воздействие его на охватываемую часть 10 через фланец 38.

В уплотнительном кольце 6 выполнены увеличенные отверстия (с припуском) для болтов. В сочетании с зазором 37 и зазором между пластиной 9 и охватываемой частью 10 отверстия, увеличенные с припуском 36, эффективно предотвращают возникновение любых радиальных усилий и воздействие их на фланец 38, или на всю охватываемую часть 10 соплового комплекта. В соответствии с вышеизложенным центрирование охватываемой части 10 в охватывающей части 19 определяется направляющей зоной 52.

Продольные каналы 40, выполненные путем механической обработки на станке на наружной поверхности охватываемой части 10, подают органическое питание из камеры 11 в камеру расширения 20. Размер и количество этих каналов тщательно выбирают таким образом, чтобы обеспечить максимальную направляющую поверхность в сочетании с низкой линейной скоростью жидкости, что делает этот сопловой комплект самодеаэрирующимся или самовакуумирующимся в процессе запуска и работы. Самодеаэрация, как термин, последовательно применяется к любому газообразному компоненту, присутствующему перед запуском, и/или рассеянным газовым частицам, которые могут находиться в объеме потока органики в процессе нормальной работы. Охватываемая часть 10 соплового комплекта подвергнута механической обработке на станке снаружи для получения одной половины 45 камеры расширения 20. Характерным для этого изобретения и конструкции является то, что и длина 47, и отверстие кольцевой щели 21 определяются только для всех и при всех известных рабочих условиях при условии, что нижние выступы половин 44 и 45 соответственно при упомянутых условиях всегда должны быть разделены расстоянием 46, при этом выступ 49 должен находиться в нижней позиции. Подача органической жидкости к и из соплового комплекта согласно настоящему изобретению должна зависеть только от длины канала 47, которая хорошо определяется для всех сопловых комплектов, и постоянным отверстием кольцевой щели 21, образованной между охватываемой и охватывающей частями. Расстояние 46 между выступами 48 и 49 будет определяться в соответствии со следующей зависимостью:
Длина полукамер 44 и/или 45 в камере расширения 20 > расстояния 46 > 0
Выступ 49 всегда расположен в более низкой позиции двух выступов 48 и 49.

Расстояние 46 между выступами 48 и 49, обычно составляющее 2.0 - 3.0 мм, будет постоянно и автоматически компенсироваться для всех типов внешних усилий, имеющих тенденцию двигаться в продольном направлении охватываемой части относительно охватывающей части 19, и наоборот.

Перепад давления в кольцевой щели 21 определяет расход из каждого соплового комплекта, при этом кольцевая щель постоянна даже тогда, когда охватываемая часть перемещается относительно охватывающей части, и наоборот (пределы установлены в вышеприведенной зависимости), и будет оставаться постоянным тот же самый перепад давления и вследствие этого, в конечном счете, расход.

Другими словами, для любого полного соплового комплекта, имеющего постоянное отверстие щели 21, расход будет оставаться постоянным, пока расстояние 46 находится в пределах данной зависимости и, следовательно, обеспечивается постоянная длина 47 прорези независимо от изменений рабочих условий. Сопловой комплект не нуждается постоянно в механических приспособлениях для регулировки положения охватывающей части относительно охватываемой части для оказания воздействия или для регулирования отдельных расходов, а также в калибровке или перекалибровке.

Таким образом, изобретение включает многотрубный реактор с опускающейся пленкой с сопловым комплектом, подробно описанным выше и имеющим неизвестную до настоящего времени точность, и не требующий усложненных и менее надежных приспособлений для регулирования всех отдельных расходов. Кроме того, исключена всякая необходимость в калибровке перед запуском или в перекалибровке в связи с нерегулируемыми остановками и обычным техническим обслуживанием в сравнении с другими подобными конструкциями.

Изобретение описано в соответствии с одним вариантом настоящего изобретения, и специалистами могут быть осуществлены альтернативные варианты. Изобретение охватывает все такие альтернативные варианты, которые находятся в пределах объема и сущности последующей формулы изобретения.

Формула изобретения

1. Многотрубный реактор с опускающейся пленкой для непрерывного сульфирования и/или сульфатирования жидкого органического вещества посредством реакции с газообразным SO₂, содержащий, по крайней мере, два реакторных элемента, при этом каждый элемент имеет сопловой комплект, содержащий внутреннюю охватываемую часть (10), на наружной периферийной поверхности которой выполнена круговая канавка/фрезеровка (45) с образованием камеры расширения (20), и наружную охватывающую часть (19), причем части (10, 19) в их соответствующей верхней части имеют выполненное за одно целое фланцевое устройство (38, 41) для крепления к первой пластине камеры (9) и второй пластине камеры (18) соответственно, охватывающая часть (19) в своей нижней части соединена с реакторной трубой (24), которая в своей нижней части закреплена к третьей пластине камеры (29) для осуществления подачи органического вещества из общей питающей камеры (11) в каждый реакторный элемент через продольные каналы (40), выполненные на наружной стороне охватываемой части (10), и через камеру расширения (20) и далее вниз через кольцевой канал (21), образованный между наружной кольцевой поверхностью охватываемой части (10) и внутренней кольцевой поверхностью охватывающей части (19) сопла, в реакторную трубу (24), при этом органическое вещество реагирует с газообразным SO₂, который подается вниз в реакторную трубу (24) через внутреннее отверстие сопла из общей газораспределительной камеры (4), реакторная труба (24) и нижняя часть сопла расположены внутри общей охлаждающей камеры (25), обеспечивая сбор полученного продукта из всех реакторных элементов в коллекторной камере (53) у дна реактора, в котором по всей контактирующей направляющей поверхности (52) между наружной поверхностью охватываемой части (10) и внутренней поверхностью охватывающей части (19) сопла проходят продольные каналы (40), отличающийся тем, что высота (47) кольцевого канала (21) между наружной поверхностью охватываемой части (10) и внутренней поверхностью охватывающей части (19) и объем самого кольцевого канала (21) являются постоянными относительно осевого смещения охватываемой части (10) внутри охватывающей части (19), причем в каждом реакторном элементе поддерживается постоянный расход при изменяющихся технологических условиях.

2. Реактор по п.1, отличающийся тем, что камера расширения в различных реакторных элементах образована путем взаимодействия между канавкой (45) в наружной круговой периферийной поверхности охватываемой части (10) и круговой канавки/фрезеровки (44) во внутренней круговой периферийной поверхности охватывающей части (19) с объемом, сходным с объемом канавки (45) в наружной круговой поверхности охватываемой части (10), при этом нижняя круговая периферийная кромка (49) канавки (45) охватываемой части (10) в процессе работы имеет смещение (46) относительно нижней круговой периферийной кромки (48) охватывающей части (19) и расположена ниже последней, причем смещение (46) больше нуля и меньше, чем высота каждой канавки (44, 45).

3. Реактор по п.1 или 2, отличающийся тем, что количество продольных каналов (40) равно шести.

4. Реактор по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что один из двух реагентов присутствует в виде газообразного реагента, и другой участвующий реагент присутствует в виде жидкости при температуре окружающей среды или температуре, соответствующей условиям реакции, причем реактор смонтирован в виде обычного многотрубного корпуса и трубчатого теплообменника с разделенными камерами для газообразного реагента (4), жидкого органического реагента (11), охлаждающей жидкости (25) и сбора готовых продуктов (53).

5. Реактор по любому из пп.1 - 4, отличающийся тем, что он дополнительно содержит множество сопловых комплектов, от двух до более сотни, при этом жидкий реагент подается в общую камеру для органики (11) через множество отдельных подающих труб (12), камера для органики (11) ограничена цилиндрическими пластинами (9) и (18), контрфланцем (16) и цилиндрической распорной деталью, закрепленной и приваренной к пластине (9) и фланцу (16), разбавленный газообразный реагент дополнительно подается в общую камеру (4), ограниченную фланцем (8), цилиндрической пластиной (9) и коническим верхним колпаком (3), а готовый продукт собирается в камере (53), ограниченной коническим колпаком (32), цилиндрической пластиной (29) и контрфланцем (31), причем цилиндрическая пластина (29) снабжена сальниковыми коробками (28/30) для реактивной трубы (24) и расположена у дна выпускного отверстия реактора.

6. Реактор по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что каждый сопловой комплект содержит охватываемую часть (10), закрепленную в пластине (9), болтами (5), уплотнительное кольцо (6) и уплотнение (7), при этом высота выполненного за одно целое фланца (38) равна глубине расточки уплотнительного кольца (6) в месте (35) и образует ровную поверхность напротив уплотнения (7), и посредством зазора (39) между охватываемой частью (10) и отверстием в пластине (9), зазора (36) между болтами (5) и кольцом (6) и уплотнителем (7), а также посредством зазора между выполненным за одно целое фланцем (38) и кольцом (6) в месте (37) обеспечивается непроницаемое уплотнение между газораспределительной камерой (4) и питающей камерой (11) без возникновения любых радиальных усилий, воздействующих на охватываемую часть (10), и/или без возникновения любых усилий, передаваемых между двумя цилиндрическими пластинами (9) и (18), причем охватывающая часть соплового комплекта в реакторе дополнительно закреплена к цилиндрической пластине (18) таким же образом, как охватываемая часть (10) закреплена к пластине (9), но без такого же зазора между охватывающей частью (19) и соответствующим отверстием в цилиндрической пластине (18).

7. Реактор по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что охватываемая часть (10) соплового комплекта расположена концентрично относительно охватывающей части (19) и снабжена направляющей поверхностью в месте (51) на охватываемой части (10), точно установленной в такую же направляющую поверхность на охватывающей части (19) в месте (52), при этом концентричное расположение определяется посредством направляющих поверхностей и длиной тех же поверхностей, органическое питание из камеры (11) посредством подающих каналов (40), выполненных путем механической обработки снаружи на охватываемой части (10), число которых составляет от двух до двенадцати, подается в месте (13) в камеру расширения (20), при этом путем выбора шести (6) подающих каналов обеспечивается максимальная направляющая поверхность в сочетании с деаэрирующими свойствами, причем для гарантирования максимальной концентрической направляющей отношение между эффективной направляющей длиной и наружным диаметром охватываемой части (10) находится в диапазоне 1,1 - 3,0, предпочтительно 1,5, причем реактор дополнительно имеет охватывающую часть (19), внутри которой выполнена путем механической обработки половина (44) камеры расширения (20), другая половина которой выполнена путем механической обработки на наружной стороне охватываемой части (10), и кольцевую щель (21) со значительно ограниченной длиной (47), ограничиваемой посредством расстояния (46) между нижним выступом (48) на охватывающей части (19) и нижним выступом (49) на охватываемой части (10), при этом выступ (49) в реакторе всегда находится в самой нижней позиции для двух выступов (48) и (49), и расстояние (46) постоянно больше ноля и постоянно меньше, чем каждая длина двух половин (44) и (45) камеры расширения.

8. Реактор по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что высота канавки (44) камеры расширения в охватываемой части (10) сопла отличается от высоты канавки (45) камеры расширения в охватывающей части (19) сопла и дополнительно описывается следующей зависимостью: 0 < расстояние 46 < высоты любой из двух половин 44 и 45.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3