Трубчатый реактор для получения пульпы солей аммония

Заявляемая полезная модель относится к реакторам, в которых происходит смешение и взаимодействие реагентов с образованием полупродукта для получения минеральных удобрений. Решаемая задача - разработка эффективного устройства для получения полупродукта сложных минеральных удобрений (например, сульфоаммофосной пульпы), не подверженного кислотной коррозии за счет организации специального порядка ввода смешиваемых компонентов. Трубчатый реактор для получения пульпы солей аммония, включающий трубчатый корпус, патрубки подвода аммиака и кислоты и сопло для вывода пульпы, отличается тем, что содержит дополнительно патрубок подвода пульпы соли аммония и кислоты средней силы, например, фосфорной кислоты, все патрубки расположены в голове трубчатого реактора, причем соосным с трубчатым корпусом является патрубок подвода сильной кислоты, например, серной кислоты, а патрубок подвода аммиака и патрубок подвода пульпы соли аммония и кислоты средней силы, например, фосфорной кислоты - установлены так, что их оси находятся под углом к оси трубчатого корпуса и навстречу друг другу. Трубчатый корпус выполнен предпочтительно сужающимся по ходу потока смешиваемых компонентов. Поток агрессивной серной кислоты в трубчатом корпусе реактора оказывается изолирован от стенок корпуса реактора закручивающимися потоками малоагрессивных аммиака и пульпы аммонийфосфата, за счет чего стенки корпуса реактора не подвержены кислотной коррозии, несмотря на высокую температуру внутри корпуса трубчатого реактора. 1 фиг.

Заявляемая полезная модель относится к реакторам, в которых происходит смешение и взаимодействие реагентов с образованием полупродукта для получения минеральных удобрений.

Известен реактор для производства солей аммония /Патент РФ 2146557, опубл. 20.03.2000/, содержащий трубчатую реакционную камеру, первое устройство подачи газообразного аммиака в направлении вдоль оси камеры, и, по меньшей мере, одно устройство подачи кислоты в камеру в направлении, перпендикулярном оси камеры, причем устройство содержит второе устройство подачи аммиака в направлении, перпендикулярном оси камеры. Введение в центральную часть реактора некоторого дополнительного количества аммиака имеет следствием повышение коэффициента полезного действия реактора и ограничение коррозии в этой центральной части реактора. Часть реактора, в наибольшей степени подверженная коррозии, согласно описанию, может рассматриваться в качестве расходуемой или вспомогательной детали.

Реактор подвержен коррозии, так как подача аммиака в реактор осуществляется по центру его сечения, а наиболее агрессивная составляющая смешиваемых компонентов - кислота, оставаясь частично не прореагировавшей вблизи стенок реактора, вызывает их коррозию; поскольку реакция нейтрализации проходит с выделением тепла, воздействие высокой температуры усиливает процесс кислотной коррозии дополнительно.

Если реактор имеет всего одно устройство подачи кислоты, исключается возможность введения в реактор двух разных кислот без их смешения. Но и при введении в реактор разных кислот через разные устройства подачи кислоты смешение кислот, например, средней силы и сильных, подлежащих нейтрализации аммиаком в трубчатом реакторе, делает процесс плохо управляемым. Именно по этой причине известные схемы производства минеральных удобрений типа сульфоаммофоса предполагают предварительное смешение в реакторе-смесителе аммиака с фосфорной и серной кислотами и последующую подачу полученной пульпы в трубчатый реактор для удаления избытка влаги. Поэтому возможности данного реактора по вариантам получения полупродуктов разных марок удобрений ограничены.

Прототипом является трубчатый реактор для получения пульпы фосфатов аммония, включающий корпус с коаксиально расположенным в нем устройством, подводящим жидкий аммиак, и с патрубком, подводящим кислоту, установленным перпендикулярно оси реактора, на конце корпуса находится сопло для выхода пульпы, причем устройство, подводящее аммиак, выполнено в виде патрубка, на конце которого установлен распределитель /Патент РФ 2360729, опубл. 10.07.2009/.

Данный реактор имеет следующие недостатки. Во-первых, он подвержен коррозии, так как подача аммиака в реактор осуществляется по центру его сечения, а наиболее агрессивная составляющая смешиваемых компонентов - кислота, оставаясь частично не прореагировавшей вблизи стенок реактора, вызывает их коррозию; поскольку реакция нейтрализации проходит с выделением тепла, воздействие высокой температуры усиливает процесс кислотной коррозии дополнительно.

Во-вторых, реактор имеет всего один ввод кислоты, что исключает возможность введения в реактор двух разных кислот без их смешения. Смешение кислот, например, средней силы и сильных, подлежащих нейтрализации аммиаком в трубчатом реакторе, делает процесс плохо управляемым. Именно по этой причине известные схемы производства минеральных удобрений типа сульфоаммофоса предполагают предварительное смешение в реакторе-смесителе аммиака с фосфорной и серной кислотами и последующую подачу полученной пульпы в трубчатый реактор для удаления избытка влаги. Поэтому возможности данного реактора по вариантам получения полупродуктов разных марок удобрений весьма ограниченны; фактически реактор не пригоден для получения сложных удобрений.

К недостаткам реактора следует также отнести удлиненный патрубок подвода аммиака, создающий возможность образования застойных зон в передней части реактора, что может привести к забивке реактора.

Решаемой задачей является разработка эффективного устройства для получения полупродукта сложных минеральных удобрений (например, сульфоаммофосной пульпы), не подверженного кислотной коррозии за счет организации специального порядка ввода смешиваемых компонентов.

Поставленная задача решается тем, что трубчатый реактор для получения пульпы солей аммония, включающий трубчатый корпус, патрубки подвода аммиака и кислоты и сопло для вывода пульпы, отличается тем, что содержит дополнительно патрубок подвода пульпы соли аммония и кислоты средней силы, например, фосфорной кислоты, все патрубки расположены в голове трубчатого реактора, причем соосным с трубчатым корпусом является патрубок подвода сильной кислоты, например, серной кислоты, а патрубок подвода аммиака и патрубок подвода пульпы соли аммония и кислоты средней силы, например, фосфорной кислоты - установлены так, что их оси находятся под углом к оси трубчатого корпуса и навстречу друг другу. Трубчатый корпус выполнен предпочтительно сужающимся по ходу потока смешиваемых компонентов.

Корпус реактора имеет длину 1800 мм, диаметр 257 мм и толщину стенки 8 мм, изготовлен из металла Сталь-30. Имеет свинцовую прослойку толщиной 5 мм с внутренней стороны. Также внутри корпуса реактора по всей длине установлены графитовые втулки с внутренним диаметром 150 мм. Давление внутри реактора около 5 кг/см², температура доходит до 150°С, рабочая емкость 56 литров.

Крышка и патрубки подвода изготовлены из нержавеющей стали марки ЭИ-943.

Отвод изготовлен из нержавеющей стали марки ЭИ-943 или керамики.

Сопло для вывода готовой сульфоаммофосной пульпы изготовлено из нержавеющей стали марки ЭИ-943; имеет предпочтительно три приваренные внутри направляющие лопатки - для распыла сульфоаммофосной пульпы.

Устройство представлено на фиг.1. Оно имеет крышку реактора (1); трубчатый корпус устройства предпочтительно сужающийся по ходу потока смешиваемых компонентов, например, за счет его выполнения из последовательно расположенных реактора (2), сужающегося по ходу потока, и реакционной трубы (3) постоянного диаметра; также устройство имеет отвод (4) и сопло (5) для вывода готовой сульфоаммофосной пульпы; для подвода аммиака, серной кислоты H₂SO₄ и пульпы соли аммония и кислоты средней силы - пульпы аммонийфосфата - предназначены, соответственно, патрубки подвода (6), (7), (8). Соосным с трубчатым корпусом является патрубок (7) подвода сильной кислоты, например, серной кислоты, расположенный между патрубками (6) и (8). Патрубки (6) и (8) могут быть поменяны местами между собой. Патрубки (6) и (8) установлены так, что их оси находятся под углом к оси корпуса реактора (2) и навстречу друг другу.

Трубчатый реактор предназначен для нейтрализации жидким аммиаком смеси серной кислоты и фосфорной кислоты, находящейся в пульпе аммонийфосфата, с последующим получением сульфоаммофосной пульпы - полупродукта для выпуска сложных удобрений различных марок.

Устройство работает следующим образом.

По центральному патрубку 7, соосному с трубчатым корпусом реактора 2 и реакционной трубы 3, подают серную кислоту H₂SO₄, а по двум остальным патрубкам 6 и 8, установленным так, что их оси находятся под углом к оси корпуса реактора 2 и навстречу друг другу, подают аммиак NH₃ и пульпу аммонийфосфата (из не показанного на чертеже реактора-смесителя, где предварительно аммиаком нейтрализуется фосфорная кислота). Таким образом, поток агрессивной H₂SO₄ в трубчатом корпусе реактора 2 оказывается изолирован от стенок корпуса реактора 2 закручивающимися потоками малоагрессивных NH₃ и пульпы аммонийфосфата, за счет чего стенки корпуса реактора 2 (и, соответственно, реакционной трубы 3) не подвержены кислотной коррозии, несмотря на высокую температуру внутри корпуса заявленного трубчатого реактора вследствие высокой экзотермичности процесса нейтрализации серной кислоты аммиаком (тепло данной реакции нейтрализации эффективно используется в заявляемом реакторе для удаления излишней влаги получаемой сульфоаммофосной пульпы: температура паров, отходящих из заявляемого трубчатого реактора, составляет не менее 140°С). Получаемая в заявляемом трубчатом реакторе сульфоаммофосная пульпа через отвод 4 поступает в сопло 5, откуда распыляется на слой шихты внутри гранулятора-аммонизатора (на чертеже не показан) для выпуска сложных и комплексных удобрений различных марок.

Заявляемый трубчатый реактор для получения полупродукта сложных минеральных удобрений, например, сульфоаммофосной пульпы, при правильной эксплуатации не подвергается коррозии и надежно работает за счет организации специального порядка ввода смешиваемых компонентов.

1. Трубчатый реактор для получения пульпы солей аммония, включающий трубчатый корпус, патрубки подвода аммиака и кислоты и сопло для вывода пульпы, отличающийся тем, что содержит дополнительно патрубок подвода пульпы соли аммония и фосфорной кислоты, все патрубки расположены в голове трубчатого реактора, причем соосным с трубчатым корпусом является патрубок подвода серной кислоты, а патрубок подвода аммиака и патрубок подвода пульпы соли аммония и фосфорной кислоты установлены так, что их оси находятся под углом к оси трубчатого корпуса и навстречу друг другу.

2. Трубчатый реактор по п.1, отличающийся тем, что трубчатый корпус выполнен сужающимся по ходу потока смешиваемых компонентов.