устройство для нейтрализации кремнийорганических жидкостей
Классы МПК: | B01J10/00 Общие химические способы взаимодействия жидкости с газообразной средой в отсутствие твердых частиц; устройства, специально приспособленные для их проведения B01J19/24 стационарные реакторы без подвижных элементов внутри |
Автор(ы): | Стороженко Павел Аркадьевич (RU), Апальков Александр Вячеславович (RU), Первеев Михаил Николаевич (RU), Стольников Владимир Николаевич (RU), Чарушин Лев Константинович (RU), Ключников Сергей Викторович (RU), Кожевников Иван Борисович (RU), Копытов Юрий Владимирович (RU) |
Патентообладатель(и): | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт химии и технологии элементоорганических соединений" (ФГУП ГНИИХТЭОС) (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2010-02-11 публикация патента:
10.09.2011 |
Изобретение относится к конструкциям аппаратов для проведения химических реакций и тепломассообменных процессов в газожидкостных смесях, а также в системах, склонных к образованию твердых осадков, в частности, в процессе нейтрализации олигоорганосилоксановых жидкостей с содержанием до 0,5 масс.% хлористого водорода, и может быть использовано в химической, пищевой, фармацевтической и ряде других смежных отраслей промышленности. Устройство для нейтрализации кремнийорганических жидкостей включает корпус, патрубки для ввода кремнийорганической жидкости и аммиака и вывода продуктов реакции. Корпус выполнен в виде двух камер, размещенных друг над другом. Одна из камер представляет собой цилиндрический отстойник, а другая камера - цилиндроконический сборник, при этом камеры соединены между собой с помощью полой трубы. Внутри этой трубы и отстойника соосно вертикально установлена циркуляционная труба, закрепленная на стенках корпуса, в которую поступает газообразный аммиак. В верхней части отстойника, где происходит осветление нейтрализованной жидкости, расположена труба-разделитель, предназначенная для отделения от нейтрализованного продукта хлористого аммония, поступающего в сборник. Техническим результатом является повышение эффективности взаимодействия реагентов, за счет чего происходит более глубокая нейтрализация продукта, повышение выхода и качества нейтрализуемого продукта (содержание хлористого водорода уменьшается до 0,001 масс.%), увеличение производительности и упрощение конструкции аппарата. 1 ил.
Формула изобретения
Устройство для нейтрализации кремнийорганических жидкостей, включающее корпус, патрубки для ввода кремнийорганической жидкости и аммиака и вывода продуктов реакции, отличающееся тем, что корпус выполнен в виде двух камер, размещенных друг над другом, причем одна из камер представляет собой цилиндрический отстойник, а другая камера - цилиндроконический сборник, при этом камеры соединены между собой с помощью полой трубы, внутри этой трубы и отстойника соосно вертикально установлена циркуляционная труба, в которую поступает газообразный аммиак, закрепленная на стенках корпуса, а в верхней части отстойника, где происходит осветление нейтрализованной жидкости, расположена труба-разделитель, предназначенная для отделения от нейтрализованного продукта хлористого аммония, поступающего в сборник.
Описание изобретения к патенту
Предлагаемое изобретение относится к конструкциям аппаратов для проведения химических реакций в газожидкостных смесях, а также в системах, склонных к образованию твердых осадков, в частности, в процессе нейтрализации олигоорганосилоксановых жидкостей с содержанием до 0,5 масс.% хлористого водорода. Может быть использовано в химической, пищевой, фармацевтической и других смежных отраслях промышленности.
Известен газлифтный аппарат для проведения газожидкостных химических и тепломассообменных процессов, содержащий вертикальный цилиндрический корпус с пучком циркуляционных и барботажных труб, закрепленных в трубных решетках, верхнюю камеру с вертикальными пластинами и нижнюю камеру с газораспределительным устройством (Патент RU 2040940, МПК В01J 10/00, 1995). Работает устройство следующим образом. Поступающий в нижнюю камеру газ проходит через отверстия перегородки и одновременно поступает во все барботажные трубы. В них он взаимодействует с жидкостью. В верхней камере оставшийся газ отделяется от жидкости и выводится из аппарата. Жидкость поступает в левую часть верхней камеры, откуда по циркуляционным трубам первой секции стекает вниз. Транзитный поток жидкости последовательно проходит через четыре секции полного перемешивания, в каждой жидкость вовлекается в локальное циркуляционное течение и контактирует со свежими порциями газа.
К недостаткам данного устройства можно отнести неудобную систему выгрузки получающегося осадка, и сложность конструкции и изготовления аппарата.
Известен реактор, состоящий из вертикального цилиндрического корпуса, внутренняя полость которого разделена по высоте горизонтальными кольцевыми перегородками с отверстиями в центре. В каждой секции на нижнюю кольцевую перегородку установлена барботажная труба, представляющая собой вертикальный цилиндр, имеющий снизу коническое уширение в форме обратной воронки, с перфорацией конической стенки, верхний срез барботажной трубы расположен под верхней кольцевой перегородкой на расстоянии, обеспечивающем циркуляцию жидкой фазы в вышестоящую секцию. Циркуляционные трубы представлены в виде кольцевого зазора между барботажной трубой и стенкой корпуса аппарата или в виде отдельных цилиндрических труб, заключенных в трубные решетки, имеющих форму горизонтальных пластин или усеченного конуса. Патрубки ввода реагентов расположены вверху реактора, а патрубки вывода продуктов реакции - внизу, ввод газа осуществляют в нижнюю часть реактора, а вывод отработанных газов - из верхней части реактора (Патент RU 2147922, МПК В01J 10/00, 2000).
Недостатками известного устройства является сложность конструкции, высокие энергозатраты процесса, неудобная система выгрузки получающегося осадка, сложность изготовления и конструкции аппарата.
Наиболее близким по технической сути и достигаемому эффекту к предлагаемому техническому решению и принятым в качестве прототипа является устройство для проведения нейтрализации между кислыми и щелочными реагентами в системах газ-газ, газ-жидкость, или жидкость-жидкость (Патент РФ 2023500, B01J 19/18, 1991). Нейтрализатор содержит цилиндрический корпус с патрубками подвода кислого и щелочного реагентов. Внутри корпуса установлен конусом вверх стакан-распределитель щелочного реагента. В верхнем сечении стакана находится диспергатор кислого реагента. Выход нейтрализатора при помощи фланца соединен с катушкой переменного внутреннего сечения. Внутри катушки, в верхней ее части, соосно стакану-распределителю конусом вверх установлен конический лопастной завихритель. Катушка снабжена рубашкой охлаждения.
Данное техническое решение обладает существенными недостатками, к которым можно отнести сложность конструкции и низкую производительность аппарата из-за невысокой эффективности взаимодействия реагентов, обусловленную однократным взаимодействием жидкости и газа, что приводит к высоким энергозатратам процесса и повышенному содержанию хлористого водорода в продуктах нейтрализации, неудобство выгрузки получающегося твердого осадка, сложность конструкции аппарата.
Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности взаимодействия реагентов, за счет чего происходит более глубокая нейтрализация продукта, повышение выхода и качества нейтрализуемого продукта (содержание хлористого водорода уменьшается до 0,001 масс.%), увеличение производительности процесса, упрощение конструкции аппарата.
Указанная задача решается тем, что предлагается устройство для нейтрализации органических жидкостей, включающее корпус, патрубки для ввода кремнийорганической жидкости и аммиака и вывода продуктов реакции, отличающееся тем, что корпус выполнен в виде двух камер, размещенных друг над другом, причем одна из камер представляет собой цилиндрический отстойник, а другая камера - цилиндрическоконический сборник, при этом камеры соединены между собой с помощью полой трубы, внутри этой трубы и отстойника соосно вертикально установлена циркуляционная труба, в которую поступает газообразный аммиак, закрепленная на стенках корпуса, а в верхней части отстойника, где происходит осветление нейтрализованной жидкости, расположена труба-разделитель, предназначенная для отделения от нейтрализованного продукта хлористого аммония, поступающего в сборник.
На чертеже представлен общий вид устройства для нейтрализации органических растворов. Устройство состоит из двух размещенных вертикально друг над другом камер: верхней цилиндрической камеры-отстойника 1 с патрубком вывода нейтрализованной и осветленной жидкости и нижней цилиндроконической камеры-сборника 2 с патрубком для сбора и удаления образующегося хлористого аммония, соединенных трубой 3, снабженной патрубками для ввода нейтрализуемой жидкости и газообразного аммиака и с закрепленной внутри соосно циркуляционной трубы 4, и трубы-разделителя 5.
Устройство работает следующим образом.
Через патрубок, расположенный в середине трубы 3; непрерывно подают органическую жидкость, которая заполняет трубу 3, верхнюю цилиндрическую камеру-отстойник 1 и нижнюю цилиндроконическую камеру-сборник 2. Одновременно в циркуляционную трубу 4 через патрубок снизу поступает газообразный аммиак. Подвод газа в циркуляционную трубу хорошо локализован, что позволяет избежать пульсаций давления, укрупнения пузырей газа и снижения эффективности массообмена из-за этого. Внутри циркуляционной трубы 4 газообразный аммиак вступает в реакцию взаимодействия со встречным потоком нейтрализуемой органической жидкости, при этом происходит выделение хлористого аммония в виде хлопьев, которые, увеличиваясь в размерах, скапливаются в трубе-разделителе 5 и стекают вдоль наружных стенок циркуляционной трубы 4 в нижнюю цилиндроконическую камеру-сборник 2. По мере заполнения камеры-сборника 2 хлористым аммонием его выгружают через нижний патрубок, а органическую жидкость, очищенную и осветленную, а также газообразный аммиак выводят из зоны реакции через патрубки верхней камеры-отстойника 1. Улучшение степени очистки, по сравнению с аналогами, в предлагаемом аппарате достигается за счет многократного взаимодействия очищаемой жидкости с аммиаком. Кроме того, предлагаемая конструкция удобна для систем газожидкостного взаимодействия с выделением большого количества твердых частиц, осаждающихся в нижней части аппарата. Коагуляция образовавшегося хлористого аммония в крупные хлопья способствует упрощению фильтрации осадка.
Предлагаемый аппарат может применяться не только для нейтрализации кремнийорганических жидкостей, но и для любых других, которые в процессе взаимодействия с газом образуют твердые частицы.
Класс B01J10/00 Общие химические способы взаимодействия жидкости с газообразной средой в отсутствие твердых частиц; устройства, специально приспособленные для их проведения
Класс B01J19/24 стационарные реакторы без подвижных элементов внутри