Spôsob kontinuálnej prípravy čpavkovej vody a reaktor na prevádzanie tohto spôsobu

Číslo patentu: 258705

Dátum: 16.09.1988

Autori: Hutár Eduard, Vážny Emil, Teren Ján, Gabčo Milan, Chromický Karol

Stiahnuť PDF súbor.

Text

Pozerať všetko

ÚŘAD PRO IVNÁLEZV 45 Vydané 15 01 3954 Spôsob kuntinuálnej prípravy čpavkovej vody a realttor na prevádzaniePredmetom vynálezu je spôsob kontinuálnej prípravy čpavkovej vody hydratácion lconcentrovaného kvapalného amoniaku vodou a reaktor na prevádzanie tohoto spôsobu.ČpčłVkOVá voda sa obvykle získava ako vedľajší produkt pri výrobe amoniaku, jeho skladovaní a manipulácii, resp. v súvislosti s rýrobíu viacerých dusíkatých látok energanicltého, alebo organického charakteruV unelctorých špecifických prípadoch je rýhodné V záujme znižovania prepravných a surovinových nákladov pripravovať čpavkovú vodu priamo na mieste jej spracovania z koncentrovanéhxo amoniaku. a vody.Pri príprave čpavkovej vody hydratácíoii plynného amoniaku vodou je jiotrebné za~ bezpečít z reakčnej zmesi účinný odvod značného množstva hýdratačného tepla, ktorého množstvo je závislé od pomeru amwoniaku a vody pri pomere 2 mólov HZD na 1 möl NH., je tepelný efekt pohlcovania NHg vo vode pri 25 °C rovný 32 kI/mól NHg pri pomere 50 mólov Hgo na 1 mól NHg je tento tepelný efekt rovný 34,5 kj/mól NHj-J. Z uvedených dôvodov je takýto spôsob prípravy čpavkovej vody značne energeticky i investične náročný.V záujme zníženia energetickej náročnosti a celkového zjednodušenie technologické 258705ho procesu je účelne uvažovať s priamym spracovävaním koncentrovaného kvapalného amoniaku, t. j. uvažovať s uskutočňovaním hydratačnej reakcie priamo medzi k-o-ncentrovaným kvapalným amonlakom a vo~ dou.Praktická priemyselná realizácia tohoto procesu však obvykle naráža na viaceré ťažkosti, ktoré súvisia so zabezpečením pctrebnej miery prevádzkovej istoty a bezpečnosti prace. Pri nevhodnom vedení predmetnej hydratačnej reakcie dochádza k náhlemu splynneniu časti dávkovaného kvapalneho amoniakm ako aj ku vzniku významných koncentračných, teplotných a objemových zmien v reakčnej zmesi. čo obvykle negatívne ovplyvňuje prevádzková istotu a bezpečnost práce.Teraz sa zistilo, že uvádzané nedostatky pri kontinuálnej príprave čpavkovej vody z koncentrovaného kvapalného čpavku a vody možno odstrániť využitím spôsobu podľa tohoto vynálezu. Tento spôsob kntinuálnej prípravy čpavkovej vody hvdratâciou amoniaku spočíva v tom, že hydratačná reakcia sa uskutočňuje spojitým kontaktom koncentrovaného kvapalného amoniaku s vodou a to tak, že koncentrovaný kvapalný amomiľak vstupuje do hydratačného prostredia pri tlaku 0,14 až 1,55 MPa a pri teplote-20 až 35 °C. Lineárne rýchlosť nástreku kvapalného iamoniaku do hydratačného prostredia je pritom 0,15 až 12,5 m.s 1, s výhodou 1,4 až 8,3 m.s 1, a hmotnostná rýchlosť nástreku koncentrovaného kvapalného amoniaku vztiahnuta na celkovú plochu jeho prívodu do hydratačného prostredia dosahuje hodnoty 1,7 . 1073 až 8,2. 103 kg.s 1..sľ.m 2. Voda ústi do hydratačného prostredia lineárnou rýchlosťou 5.10 až 6,7 metrov.s 1, s výhodou 1,3 . 10 až 3,2 m..s 1, pričom ku spojitému kontaktu reagujücich zložiek dochádza v hydratačnlom prostredí pri tlaku 1,05 . 10 až 7,6 . 10 MPa,s výhodou 1,7.101 až 4,4.101 MPa, a pri teplote -5 až 85 °C, s výhodou pri teplote 7 až 55 °C.Kontinuálný spôsob prípravy čpavkovej vody hydratáciou koncentrovaného kvapalného amoniaku vodou možno s výhodou uskutočñovat v reaktore pvozostávajúcom z telesa reaktora, prívodov amoniaku a vody a z odvodu reakčnej zmesi, ktorý sa vyznačuje tým, že do vnútra telesa reaktora zasahuje perforovaný prívod koncentrovaného kvapalného amoniaku, ktorý ústi pod hladinu reakčnej zmesi, pričom celková plocha otv-orov prívodu koncentovaného kvapalného amoniaku je 3,4.105 až 2,95.103 m 3,s výhodou 7.9.1045 až 1,6.104 m 2. Do telesa reaktora ďalej ústi prívod vody, ktorý sa k telesu real-Ktora s výhodou pripája tangencialne, pričom v telese reaktora je prípadne tiež zabudovaný statický miešač.Základom funkcie hydratačného reaktora kvapalného amoniaku s vodou v zmysle vynálezu je účinná homogenizácia dokonale dispergovaného koncentrovaneho amoniaku vo vode za podmienok kedy sa rozdelením dávkovaného amoniaku v hydratačnom prostredí pri turbulentnom charaktere jeho toku prakticky znemožňuje vytváranie koncentračných, teplotných a objemových rozdielov.Tri z viacerých možných modifikácií hydratačného reaktora podla vynálezu sú schematicky znázornená na obrázkoch č. 1-3.Do telesa reaktora 1 sa kontinuálne lineárnou rýchlosťou 5.10- až 6,7 m.s 1 davkuje voda prívodom 3, pričom cez perforovaný prívod 2, s celkovou plochou otvorov 3,4. 105 až 2,95 .103 m 3. sa do telesa reaktora 1 lineárnou rýchlosťou 0,15 až 12,5 m. s privádza koncentrovaný kvapalný amoniak. Kvapalný amoniak vstupuje do reaktora pri tlaku 0.14 až 1,55 MPa a pri teplote -20 ° až 35 °C.Hmotnostná rýchlosť IJĚISÍFGKU koncentrovanäho kvapalného amoniaku vztiahnutá na celkovú plochu otvorov jeho perforovaněho prívodu 2 je 17.103 až 82.103 kr,NH.-s 1.m 2. Vo vnútri telesa reaktoru 1 sa udržuje tlak 105.10 až 7.6.10 MPa s výhodou tlak 1.7.10 až 431.10 MPa a teplota -5 až 85 °C, s výhodou pri teplote 7 až 55 °C. Zvýšenie turbulencie reakč 4nej zmesi a tým i zvýšenie účinnosti spojitého kontaktu amoniaku s vodou sa dosahuje tangenciálnym - dotyčnicovým pripojením prívodu vody 3 k telesupreaktora 1 a prípadne tiež zabudovaním vhodného statického miešača 4 do telesa reaktora 1. Perf-orovaný prívod koncentrovaného kvapalného amoniaku 2 je možno s výhodou riešiť pomocou irity, s výhodou kovovej iritySpôsob kontinuálnej prípravy čpavkovej vody a hydratačný reaktor na jeho realizácu má celý rad výhod~ umožňuje výrobu čpavkovej vody s ininimálnymi požiadavkami na spotrebu energie~ zariadenie je jednoduché a neobsahuje žiadne točivé súčastizariadenie sa vyznačuje velkou prevádzkovou istotou a jeho obsluha je bezpečna- prevádzkovanie zariadenia kladie minimálne nároky na jeho obsluhu~ zariadenie umožňuje kompaktné riešenie reakčného uzla pri znižených nárolcoch na počet technologických častí zariadenia a pri malých požiadavkách na priestoralizovať kontinuálnu výrobu čpavkovej vody požadovanej koncentrácie v bezprostrednej blízkosti jej ďalšieho chemického spracovania, resp. hydratačný reaktor možno zabudovať až priamo do vnútra reaktorov, v ktorých dochádza k dalším reakciám takto pripravovanej čpavkovej vody.Ďalej uvedené príklady objasňujú, ale v žiadnom prípade neobmedzujú predmet vynálezu.Do horizontálne situovanéhu hydratačného reaktora vyrobeného z kovovej rúry priemeru 44 3 mm a dĺžky 550 mm bol súosovo- umiestnený prívod koncentrovaného kvapalného amoniaku vyrobeného z oceľovej rúrky priemeru 20 2 mm. Prívodová rúrka amoniaku bola na konci uzatvorená. pričom po jej obvode bolo rovnomerne v 20 radoch s odstupom po 15 mm navŕtaných 120 otvorov priemeru 0,9 mm. Ďalšie 4 rovnako velké otvory boli rovnomerne navŕtané do uzatvoreného čela prívodnej rúrky. Uvedeným spôsobom sa dosiahla celková plocha prívodov koncentrovaného kvapalného NI-Ią 78,845 mm Do hydratačného reaktora v jeho spodnej časti ústil prívod tlakovej technologickej vody. Tento bol riešený formou oceľovej rúrky priemeru 20 2 mm.Do reaktora sa cez perforovaný prívod kontinualne priemerne dávkovalo 272,92 g..s 1 koncentrovaného kvapalného NHg cca 99 NH 3 a 1 246,94 g. s technologickej tlakovej vody. Kvapalný amoniak vstupoval do hydratačného reakt-ora pod tlakom vlastnej tenzie plynnej fázy, ktorý bol rovný 0,68 MPa, pričom po čiastočnej expanzil za regulačným ventilom sa tlak amoniaku udržoval v» rozmedzí 0,27 až 0,35 MPa. Priemerná teplota .amoniaku a technologickej tlakovej vody meraní-i pred regulačnými ventilmi kolísala v rozmedzí 8 až 12 °C. Za uvedených podmienok dosahovala priemerná lineárna rýchlosť nástreku koncentrovaného kvapal neho amoniaku do hydratačněho reaktora hodnotu 5,54 m.s 1 a lineárna rýchlosť technologickej vody priemerne dosahovala hodnotu 1,34 m.s 1. Hmotnostný nástrek koncentrovaného amoniaku vztiahnutý na celkovú plochu otvorov perforácíe bol priomerne rovný 3,46.103 kg.s 1.m~.K spojitému kontaktu reagujúcich zložiek v hydratačnom reaktore dochádzalo pri tlaku 0,22 MPa, ktorý vyplýva z napojenia hvdratačného reaktora na následnú časť (lalšieho chemického spracovávania pripravovanej čpavkovej vody. Teplota reakčnej zmesi v hydratačnom reaktore sa pohybovala v rozmedzí 41 až 54 °C. Uvedeným spôsobom sa kontinuálne pripravovala čpavková voda obsahujúca 17,8 hmot. 0/0 NH.Za účelom kontinuálnej prípravy cca 18 0/0-nej čpavkovej vody sa používal vertikálne situovaný hydratačný reaktor rúrového typu s perforovaným prívodom koncentrovaného kvapalného amoniaku vo forme kovovej frity v tvare rúrky s pevne uzatvoreným vyústením jej rúrovej časti. Do reaktora sa priemerne dávkovalo 409,37 g NHg..s 1 a 1 870,4 g . s tlakovej technologickej vody. Meranim sa určilo, že kovová frita slúžiaoa na dispergáciu dávkovaného kvapalného amoniaku mala celkovú plochu otvorov 1,577 . 10 I.m 3. Za týchto podmienok lineárna rýchlosť nástreku koncentrovaneho amoniaku bola rovná 4,16 m.s 1 a lineárna rýchlosť dávkovanej technologickej vody bola rovná priemerne 2,01 m . s.Hmotnostný nástrek koncentrovaného amoniaku vztiahnutý .na celkovú plochu otvorov perforácie používanej kovovej frity priemerne dosahoval hodnotu 2,59 B.103 kg.V hydratačncm reaktore sa udržoval tlak 0,25 NlPa a teplotu reakčnej zmesi chladením vodou v duplikätore sa darilo udržovať v rozmedzí 24 až 28 °C.1. sposob kontlnuálnej prípravy čpavkovej vody hydratáciou amoniaku vyznačený tým,že hydratačuó reakcia sa uskutočňuje spojltým kontakt-cm koncentrovaného kvapalného amo-niaku s vodou, a to tak, že koncentrovaný kvapalný amoniak vstupuje do hydratačného prostredia pri tlaku 0,14 až 1,55 MPa a pri teplote -20 až 35 °C, pričom liueârna rýchlosť nástreku kvapaluého amoniaku do hydratačného prostredia je 0,15 až 12,5 m.s 1, s výhodou 1,4 až 8,3 m.s a hmotnostna rýchlosť nástreku koncentroVElIlélŤtO kvapalnélto amoniaku vztiahnutá na celkovú plochu jeho prívodu do hydratačuého prostredia je 1,7 . 1073 až 8.2 . 103 kg . s..s 1. lIl 2 a voda ústl do hydratačuého prostredia liueârnou rýchlosťou 5.104 až 6.7 m.s 1, s výhodou l,3.1 U- až 3,2 m.s 1. pričom ku spojitému kontaktu reagujúcich zložiek dochádza v hydratačnom prostredípri tlaku 1,05 . 104 až 7,6 . 10 MPa, s výhodou 1,7 . 10 až 451.10 MPa a pri teplote -5 až 85 °C, s výhodou pri teplote 7 až 55 °C.Z. Reaktor na kontinuálnu prípravu čpavkovej vody spôsobom podľa 1, pozostávajúci z telesa reaktora, prívodov amoniaku a vody a z odvodu reakčnej zmesi vyznačujúci sa tým, že do vnútra telesa reaktora 1 zasahuje perforovaný prívod koncentrovaného kvapaluého amoniaku 2, ktorý ústi pod hladinu reakčnej zmesi, pričom celková plucha otvorov prívodu koncentrovaného kvapalného amoniaku je 3,4.105 až 285.10 In s výhodou 7,9.105 až 1,6.10 m 9, do telesa reaktora 1 ďalej ústi prívod vody 3, ktorý sa k telesu reaktora l s výhodou pripája tangenciálime, juričom v teleso reaktora 1 je prípadne tiež zabudovaný statický miešač 41.

MPK / Značky

MPK: C01C 1/02

Značky: spôsob, tohto, přípravy, spôsobu, kontinuálnej, prevádzanie, reaktor, čpavkovej

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/4-258705-sposob-kontinualnej-pripravy-cpavkovej-vody-a-reaktor-na-prevadzanie-tohto-sposobu.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Spôsob kontinuálnej prípravy čpavkovej vody a reaktor na prevádzanie tohto spôsobu</a>

Podobne patenty