реактор для проведения химических процессов, сопровождающихся обильным пенообразованием

Формула изобретения

1. Реактор для проведения химических процессов, состоящий из корпуса и снабженный по меньшей мере одним устройством подачи сырья, по меньшей мере одним перемешивающим устройством, устройством вывода пены и устройствами вывода продуктов, отличающийся тем, что

устройство вывода газообразных продуктов, устройство вывода пены и устройство вывода жидких продуктов выполнены отдельно друг от друга,

в реакторе установлена перегородка, которая разделяет реактор на две зоны, при этом перегородка установлена с образованием щелевого зазора между дном реактора и нижней кромкой перегородки и верхняя кромка перегородки находится выше уровня реакционной смеси в реакторе,

перемешивающее устройство установлено в первой зоне реактора, по меньшей мере одно устройство подачи сырья выполнено с обеспечением подачи сырья в первую зону реактора,

устройство вывода жидких продуктов выполнено с обеспечением вывода жидких продуктов из второй зоны реактора и устройство вывода пены выполнено с обеспечением вывода пены из второй зоны реактора,

перегородка выполнена плоской и реактор дополнительно содержит отбойную полосу, выполненную плоской и установленную в одной плоскости с перегородкой, на одном уровне с нижней лопастью мешалки, между дном реактора и нижней кромкой перегородки, с образованием щелевого зазора между дном реактора и отбойной полосой и щелевого зазора между отбойной полосой и нижней кромкой перегородки,

реактор дополнительно содержит зонт, соединенный с перегородкой и охватывающий отбойную полосу со стороны второй зоны реактора, при этом между нижней кромкой зонта и дном реактора имеется щелевой зазор,

устройство вывода пены снабжено средством принудительного удаления пены, выполненным с возможностью изменения скорости удаления пены.

2. Реактор по п.1, отличающийся тем, что перегородка и зонт выполнены в виде одной детали.

3. Реактор по любому из пп.1 или 2, отличающийся тем, что зонт выполнен в виде двух соединенных под углом полос, одна из полос представляет собой отбойную полосу зонта и расположена на одном уровне с нижней лопастью мешалки параллельно перегородке и отбойной полосе, другая полоса зонта представляет собой наклонную полосу зонта и соединяет между собой отбойную полосу зонта и перегородку.

4. Реактор по любому из пп.1 или 2, отличающийся тем, что дополнительно содержит барботер, размещенный во второй зоне реактора.

5. Реактор по п.3, отличающийся тем, что дополнительно содержит барботер, размещенный во второй зоне реактора.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к конструкции реакционного оборудования, используемого для проведения гетерогенных химических реакций с присутствием твердой, жидкой и газообразной фаз. Изобретение может быть использовано при производстве экстракционной фосфорной кислоты.

Известно несколько конструкций экстракторов для производства фосфорной кислоты, представляющих собой корпус с расположенными в нем перемешивающими устройствами, снабженных устройствами для подачи реагентов, для отвода пульпы и образующихся газообразных продуктов, а также имеющих различные внутренние перегородки. [Патент РФ № 2356618, кл. B01J 19/18, опубл. 27.05.2009. Авторское свидетельство СССР № 1530239, кл. B01J 19/18, опубл. 23.12.89. Авторское свидетельство СССР № 1549580, кл. B01J 19/18, опубл. 15.03.90. Авторское свидетельство СССР № 1400656, кл. B01J 19/18, опубл. 07.06.88].

Недостатком данных конструкций является отсутствие устройств для отделения пены и устройств пеногашения. Эти устройства не обязательны при переработке апатита - сырья, где практически отсутствуют органические вещества и карбонаты, но совершенно необходимы при переработке фосфоритов, если требуется сохранить прежнюю производительность и качество получаемых продуктов [Классен П.В. и др. Особенности переработки различных видов фосфатного сырья в экстракционную фосфорную кислоту. М., НИИТЭХИМ, 1985 г., стр.31. Классен П.В. и др. Химическая промышленность, 1986 г., № 7, стр.403-404. Копылев Б.А. Технология экстракционной фосфорной кислоты. -2-е изд., перераб. - Л.: Химия, 1981. стр.109].

Конструкция другого известного реактора [Авторское свидетельство СССР № 1228893, кл. B01J 19/18, опубл. 07.05.86] предусматривает наличие после первой секции реактора переливного пенного порога с вертикальным патрубком отвода верхнего флотирующего слоя пульпы.

Недостатком данной конструкции реактора является низкое качество производимых продуктов, а именно их низкая чистота и невозможность повышения производительности реактора при сохранении надлежащего качества продуктов.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является реактор для проведения процессов, сопровождающихся обильным пенообразованием [Авторское свидетельство СССР № 1271558, кл. B01J 19/18, опубл. 23.11.86]. Реактор выполнен цилиндрическим, по оси реактора расположен вал с двумя мешалками и отражающим диском. В реактор производится подача фосфатного сырья, серной кислоты и оборотной фосфорной кислоты, за счет чего там идет реакция с выделением пены. Работающая мешалка затягивает реагенты вместе с пеной вниз на направляющий диск и отражатель. Отражатель направляет поток пульпы вверх, пена всплывает на поверхность, часть пены поступает в кольцевой канал на внешней стенке реактора и затягивается в пеногаситель, имеющий сопло для подачи острого пара. Другая часть пены снова затягивается в реакционную смесь под действием мешалки. Пульпа поступает вниз между отражателем и внешней стенкой реактора и выходит из реактора через гидрозатвор. Уровень жидкости в реакторе определяется высотой гидрозатвора. Для интенсификации процесса разложения и для предотвращения отложений в нижней части реактора имеется мешалка и диффузор.

Недостатком данной конструкции реактора является низкое качество производимых продуктов, а именно их низкая чистота и невозможность повышения производительности реактора при сохранении надлежащего качества продуктов.

Задачей, положенной в основу настоящего изобретения, является повышение эффективности реактора.

Задача, положенная в основу настоящего изобретения, решается с помощью реактора для проведения химических процессов, состоящего из корпуса и снабженного по меньшей мере одним устройством подачи сырья, по меньшей мере одним перемешивающим устройством, устройством вывода пены и устройствами вывода продуктов, при этом устройство вывода газообразных продуктов, устройство вывода пены и устройство вывода жидких продуктов выполнены отдельно друг от друга, в реакторе установлена перегородка, которая разделяет реактор на две зоны, при этом перегородка установлена с образованием щелевого зазора между дном реактора и нижней кромкой перегородки, а верхняя кромка перегородки находится выше уровня реакционной смеси в реакторе, перемешивающее устройство установлено в первой зоне реактора, по меньшей мере одно устройство подачи сырья обеспечивает подачу сырья в первую зону реактора, устройство вывода жидких продуктов обеспечивает вывод жидких продуктов из второй зоны реактора, устройство вывода пены обеспечивает вывод пены из второй зоны реактора, перегородка выполнена плоской, кроме того реактор дополнительно содержит отбойную полосу, выполненную плоской и установленную в одной плоскости с перегородкой, на одном уровне с нижней лопастью мешалки, между дном реактора и нижней кромкой перегородки, с образованием щелевого зазора между дном реактора и отбойной полосой и щелевого зазора между отбойной полосой и нижней кромкой перегородки, также реактор дополнительно содержит зонт, соединенный с перегородкой и охватывающий отбойную полосу со стороны второй зоны реактора, при этом между нижней кромкой зонта и дном реактора имеется щелевой зазор, при этом устройство вывода пены снабжено средством принудительного удаления пены, выполненным с возможностью изменения скорости удаления пены.

Выполнение устройств вывода газообразных продуктов, вывода пены и вывода жидких продуктов отдельно друг от друга обеспечивает повышение качества получаемых продуктов, так как газообразные и жидкие продукты не загрязняются образующейся в реакторе пеной.

Разделение реактора на две зоны с помощью перегородки, между нижним краем которой и дном реактора образован щелевой зазор, а верхняя кромка которой находится выше уровня реакционной смеси в реакторе, а также размещение мешалки и обеспечение подачи сырья в одну зону и обеспечение вывода жидких продуктов и пены из другой зоны позволяет обеспечить более эффективное проведение двух мешающих друг другу процессов. Для ускорения химической реакции требуется интенсивное перемешивание, в тоже время интенсивное перемешивание препятствует отделению жидких и газообразных продуктов от пены. Проведение процессов в разных зонах повышает качество продуктов.

Кроме того, разделение реактора на две зоны снижает взаимосвязь процессов, идущих в каждой из зон. Повышение скорости перемешивания в первой зоне реактора не оказывает такого сильного негативного влияния на эффективность отделения продуктов. Таким образом, становится возможным повысить скорость перемешивания в первой зоне и, соответственно, глубину проведения реакции, следовательно, производительность реактора по продуктам и по сырью с обеспечением надлежащего качества продуктов.

Также немаловажно то, что выполнение устройств вывода газообразных продуктов, вывода пены и вывода жидких продуктов отдельно друг от друга позволяет расположить их в оптимальных точках реактора, то есть в точках, обеспечивающих максимально высокое качество продуктов. Так, удаление пены целесообразно проводить с поверхности реакционной смеси, где пена максимально отделилась от жидких продуктов реакции. В то же время вывод жидких продуктов с поверхности реакционной смеси является нецелесообразным, так как в этой точке смесь богата пеной, что негативно скажется на качестве жидких продуктов. Кроме того, для каждого из потоков продуктов может быть установлена оптимальная скорость отведения, что означает улучшение условий проведения реакции и положительно сказывается на его эффективности.

Первая и вторая зоны реактора сообщаются между собой через щелевой зазор между дном реактора и нижней кромкой перегородки.

Благодаря тому что верхняя кромка перегородки находится выше уровня реакционной смеси в реакторе, исключается попадание образующейся во второй зоне пены в первую зону реактора. Поскольку пена образована продуктами реакции, ее попадание в первую зону реактора снижает скорость реакции, качество продуктов реакции и, соответственно, снижает эффективность реактора в целом.

Таким образом, предлагаемая конструкция реактора позволяет повысить качество производимых продуктов, в частности их чистоту, а также повысить производительность реактора, как по сырью, так и по продуктам реакции. Достигаемые эффекты означают повышение эффективности реактора.

Устройство вывода пены снабжено средством принудительного удаления пены, позволяющим регулировать скорость отвода пены, что обеспечивает возможность оперативного реагирования на изменение состава сырья (реагентов) и технологических параметров процесса, которые вызывают изменение скорости пенообразования.

Такая возможность обеспечивает дополнительную защиту от попадания пены в зону перемешивания и циркуляции, что позволяет избежать снижения скорости реакции, снижения качества продуктов реакции, а также избежать возможных аварийных остановок реактора и, соответственно, повышает эффективность реактора в целом.

При включенной мешалке в реакторе образуется прямой поток реакционной смеси из первой зоны во вторую зону реактора через два щелевых зазора: между установленной на одном уровне с нижней лопастью мешалки плоской отбойной полосой и дном реактора; между нижней кромкой зонта перегородки и дном реактора. При этом такое расположение перегородки, снабженной зонтом, и отбойной полосы обеспечивает при включенной мешалке образование обратного потока реакционной смеси из второй зоны в первую зону реактора через щелевой зазор между верхней кромкой отбойной полосы и нижней кромкой перегородки.

Наличие обратного потока реакционной смеси обеспечивает дополнительный контур циркуляции реакционной смеси и, соответственно, повышает степень перемешивания реакционной смеси в первой зоне реактора, что увеличивает глубину проведения реакции (степень превращения) и эффективность реактора в целом.

Благодаря тому что реактор содержит зонт, соединенный с перегородкой и охватывающий отбойную полосу со стороны второй зоны реактора, при этом между нижней кромкой зонта и дном реактора имеется щелевой зазор, обеспечивается разделение высокоскоростных (турбулентных) потоков и потоков низкой скорости. Высокоскоростные (турбулентные) потоки поступают обратно в первую зону реактора через щелевой зазор между верхней кромкой отбойной полосы и нижней кромкой перегородки, а потоки низкой скорости поступают во вторую зону реактора через щелевой зазор между нижней кромкой зонта и дном реактора.

В результате обеспечивается повышение степени перемешивания в зоне перемешивания и циркуляции и при одновременном обеспечении условий благоприятных для отделения пены в зоне отделения пены, а именно низкая скорость потоков в зоне отделения пены, что означает повышение качества разделения продуктов реакции и, соответственно, эффективности реактора в целом.

Предпочтительно перегородка и зонт выполнены в виде одной детали. Это упрощает конструкцию реактора, что положительно сказывается на его надежности и, соответственно, эффективности.

Зонт может быть выполнен в виде двух соединенных под углом полос, одна из полос представляет собой отбойную полосу зонта и расположена на одном уровне с нижней лопастью мешалки параллельно перегородке и отбойной полосе, другая полоса зонта представляет собой наклонную полосу зонта и соединяет между собой отбойную полосу зонта и перегородку. Такая конструкция зонта упрощает конструкцию реактора, что положительно сказывается на его надежности и, соответственно, эффективности.

Использование перегородки, отбойной полосы и зонта, выполненных из плоских элементов, позволяет достичь указанные выше положительные эффекты при сравнительно простой конструкции реактора. Простая конструкция реактора повышает его надежность, сокращает время технического обслуживания и, соответственно, увеличивает время безостановочной работы реактора, что означает повышение его эффективности.

Предпочтительно во второй зоне реактора размещен барботер. Барботер позволяет снизить образование осадка в зоне отделения пены и, соответственно, ухудшение технологических параметров реактора в процессе работы и увеличить период работы реактора между остановками на техническое обслуживание. Таким образом, повышается эффективность реактора в целом.

Далее приводится подробное описание наилучшего варианта выполнения изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг.1 изображает вид сбоку реактора, согласно настоящему изобретению;

фиг.2 - вид сверху реактора, согласно настоящему изобретению;

фиг.3 - вид реактора, согласно настоящему изобретению, в разрезе.

Как показано на фиг.1 и 2, реактор является цилиндрическим и образован цилиндрическим корпусом 1 с дном и крышкой 2.

В верхней части реактора, а именно на крышке 2, установлен смеситель 3 для подачи реагентов.

Внутри реактора установлена мешалка 4, которая приводится в движение двигателем.

Также в верхней части реактора, а именно на крышке 2, установлен штуцер 7 вывода газов. Через штуцер 7 вывода газов выводятся газообразные продукты реакции.

Реактор снабжен штуцером 8 вывода пульпы. Через штуцер 8 вывода пульпы выводится пульпа, образующаяся в процессе реакции. Штуцер 8 вывода пульпы оснащен гидрозатвором.

Гидрозатвор позволяет поддерживать рабочий уровень реагентов в реакторе на необходимом уровне без применения дополнительных средств регулирования рабочего уровня, таких как датчики уровня, регулирующая арматура с автоматическим приводом и автоматические системы управления технологическими процессами (АСУ ТП).

Реактор снабжен устройством вывода пены, которое состоит из воронки 9 пеногашения, форсунки 10 и пароэжекторного насоса 11. Пена попадает в воронку 9 пеногашения, где гасится с помощью форсунки 10 и дополнительно гасится и выводится с помощью пароэжекторного насоса 11.

Воронка 9 пеногашения располагается несколько выше уровня реагентов в реакторе. Таким образом формируется перелив, через который пена поступает в устройство вывода пены, что исключает попадание рабочей смеси реагентов в поток удаляемой пены. Очевидно, что любому специалисту в области техники настоящего изобретения понятно, на каком конкретно уровне должна быть установлена воронка 9 пеногашения для обеспечения удаления пены и исключения перелива рабочей смеси реагентов в воронку 9 пеногашения.

Дополнительно устройство вывода пены снабжено устройством 13 принудительного удаления пены. Устройство 13 принудительного удаления пены представляет собой лопасти, размещенные на вращающемся валу. При вращении вала, как показано на фиг.1, лопасти устройства 13 принудительного удаления пены проталкивают пену в воронку 9 пеногашения и к форсунке 10.

Использование устройства 13 принудительного удаления пены повышает эффективность удаления пены из реактора и, соответственно, эффективность работы реактора в целом.

Внутри реактора установлена перегородка 6, снабженная наклонным зонтом. Перегородка 6 выполнена плоской и разделяет реактор на две зоны: зону перемешивания и циркуляции и зону отделения пены. Перегородка 6 закреплена на стенках реактора.

Между дном реактора и нижней кромкой зонта перегородки 6 имеется щелевой зазор, через который сообщаются зоны реактора. Смеситель 3 для подачи реагентов расположен над зоной перемешивания и циркуляции. Мешалка также расположена в зоне перемешивания и циркуляции. При этом штуцер 8 вывода пульпы и устройство вывода пены расположены в зоне отделения пены.

При включенной мешалке в реакторе образуется поток реакционной смеси из зоны перемешивания и циркуляции в зону отделения пены. Поток проходит через образованный щелевой зазор.

Разделение реактора на две зоны позволяет обеспечить более эффективную работу реактора. А именно, благодаря разделению реактора на две зоны становится возможным эффективное проведение двух мешающих друг другу процессов. Для ускорения химической реакции требуется интенсивное перемешивание, в то же время интенсивное перемешивание препятствует отделению пульпы от пены с флотирующими частицами и от газов. Разделение реактора на две зоны существенно снижает взаимосвязь процессов, идущих в каждой из зон.

Повышение скорости перемешивания в зоне циркуляции и перемешивания, согласно настоящему изобретению, не оказывает такого сильного негативного влияния на эффективность отделения пульпы, как в прототипе. Таким образом, становится возможным повысить скорость перемешивания в зоне циркуляции и перемешивания, а значит, и глубину проведения реакции, либо производительность реактора по сырью, с обеспечением надлежащего качества продуктов. Это означает повышение эффективности реактора.

Верхняя кромка перегородки 6 располагается выше рабочего уровня реактора. Высота установки перегородки 6 выбирается из условия предотвращения попадания образующейся пены из зоны отделения пены в зону перемешивания и циркуляции.

Поскольку пена образована продуктами реакции, ее попадание в реакционную зону, а именно в зону перемешивания и циркуляции, снижает скорость реакции, качество продуктов реакции и, соответственно, снижает эффективность реактора в целом. Таким образом, применение в реакторе перегородки 6 и расположение ее верхней кромки выше рабочего уровня реактора обеспечивает повышение эффективности реактора.

Конкретная высота, на которой располагается верхняя кромка перегородки 6 относительно рабочего уровня реактора, определяется для каждого случая отдельно, так как разным реакциям соответствует различная степень пенообразования. При проектировании промышленного реактора учитываются химические реакции, для проведения которых проектируется реактор, состав сырья (реагентов) и условия проведения реакции с целью определения интенсивности пенообразования в конкретном случае и, соответственно, высоты, на которой должна быть расположена верхняя кромка перегородки 6 относительно рабочего уровня реактора.

Также в реакторе установлена отбойная полоса 5. Отбойная полоса 5 выполнена плоской и закреплена на стенках реактора. Таким образом, перегородка между зонами реактора выполняется в виде комбинации перегородки 6, снабженной зонтом, и отбойной полосы 5. Перегородка 6 и отбойная полоса 5 выполняются в одной плоскости, как это показано на фиг.1, фиг.2 и фиг.3. Отбойная полоса 5 располагается напротив лопасти мешалки, а именно на одном уровне с ней. Центр отбойной полосы 5 располагается приблизительно на том же уровне, что и центр лопасти мешалки.

Перегородка 6 и отбойная полоса 5 размещены в реакторе таким образом, что образуются два щелевых зазора. Нижний щелевой зазор образован между дном реактора и нижней кромкой отбойной полосы 5, верхний щелевой зазор - между нижней кромкой перегородки 6 и верхней кромкой отбойной полосы 5. Нижний щелевой зазор находится ниже лопасти мешалки, верхний щелевой зазор - выше лопасти мешалки.

При включенной мешалке в реакторе образуется прямой поток реакционной смеси из зоны перемешивания и циркуляции в зону отделения пены. Поток проходит через нижние щелевые зазоры.

При этом такое расположение перегородки 6, снабженной зонтом, и отбойной полосы 5 обеспечивает при включенной мешалке образование обратного потока реакционной смеси из зоны отделения пены в зону перемешивания и циркуляции через верхний щелевой зазор.

Наличие обратного потока реакционной смеси обеспечивает дополнительный контур циркуляции реакционной смеси и, соответственно, повышает степень перемешивания реакционной смеси в зоне перемешивания и циркуляции, что увеличивает глубину проведения реакции (степень превращения) и эффективность реактора в целом.

В случае если используется мешалка с несколькими лопастями, отбойная полоса 5 располагается напротив нижней лопасти.

Перегородка 6 дополнительно снабжена зонтом, как показано на фиг.1. Зонт выполнен в виде двух соединенных под углом полос. Одна из полос представляет собой отбойную полосу зонта. Отбойная полоса зонта расположена на одном уровне с лопастью мешалки, как и отбойная полоса 5, и находится за отбойной полосой 5 по отношению к мешалке. Отбойная полоса зонта располагается в реакторе вертикально. Таким образом, отбойная полоса зонта, отбойная полоса 5 и перегородка 6 расположены параллельно. Другая полоса зонта представляет собой наклонную полосу зонта и соединяет между собой отбойную полосу зонта и перегородку 6. Отбойная полоса зонта располагается с обеспечением щелевого зазора между ее нижней кромкой и дном реактора. Зонт закреплен на стенках реактора.

Перегородка 6 и зонт выполняются в виде одной детали.

Очевидно, что зонт может быть выполнен и другой формы. Однако зонт должен быть соединен или выполнен в виде одной детали с перегородкой 6, зонт должен охватывать отбойную полосу 5 со стороны зоны отделения пены и обеспечивать щелевой зазор между нижней кромкой зонта и дном реактора.

Зонт обеспечивает разделение высокоскоростных (турбулентных) потоков и потоков низкой скорости. Высокоскоростные (турбулентные) потоки поступают обратно в зону перемешивания и циркуляции через верхний щелевой зазор, а потоки низкой скорости поступают в зону отделения пены через щелевой зазор между нижней кромкой зонта и дном реактора.

В результате обеспечивается повышение степени перемешивания в зоне перемешивания и циркуляции и при одновременном обеспечении условий, благоприятных для отделения пены в зоне отделения пены, а именно низкая скорость потоков в зоне отделения пены, что означает повышение эффективности реактора в целом.

Штуцер 8 вывода пульпы расположен в зоне отделения пены приблизительно в срединной части реактора по высоте рабочего слоя. Отбор пульпы ведется в срединной части зоны отделения пены, поскольку в нижней части зоны отделения пены пена недостаточно отделилась от пульпы, а верхняя часть зоны отделения пены богата пеной.

Таким образом, расположение штуцера 8 вывода пульпы в зоне отделения пены приблизительно в срединной части реактора по высоте рабочего слоя обеспечивает максимально высокое качество пульпы и, следовательно, повышает эффективность реактора в целом.

Выполнение реактора асимметричным, а именно со смещенной относительно центра реактора мешалкой и использование перегородки 6, отбойной полосы 5 и зонта, выполненных из плоских элементов, позволяет достичь указанные выше положительные эффекты при сравнительно простой конструкции реактора.

Так, перегородка 6, отбойная полоса 5 и зонт крепятся к стенкам реактора. В то же время аналогичное крепление цилиндрических элементов представляет собой намного более сложную задачу.

Также более сложной задачей является само изготовление таких цилиндрических элементов, в особенности зонта. В тоже время, плоские элементы, согласно настоящему изобретению, предельно просты в изготовлении. Кроме того, перегородка 6 и зонт могут быть выполнены в виде одного элемента без применения сварки.

Дополнительно устройство 13 принудительного удаления пены выполняется с изменяемой величиной оборотов вращения вала, что обеспечивает возможность изменения и регулирования скорости отвода пены.

Возможность регулирования скорости отвода пены обеспечивает возможность оперативного реагирования на изменение состава сырья (реагентов) и технологических параметров процесса, которые вызывают изменение скорости пенообразования. Такая возможность обеспечивает дополнительную защиту от попадания пены в зону перемешивания и циркуляции, что позволяет избежать снижения скорости реакции, снижения качества продуктов реакции, а также избежать возможных аварийных остановок реактора и, соответственно, повышает эффективность реактора в целом.

Также в нижней части зоны отделения пены размещен барботер 12, куда периодически или постоянно подается воздух для предотвращения образования осадка.

Барботер 12 позволяет снизить образование осадка в зоне отделения пены и, соответственно, ухудшение технологических параметров реактора в процессе работы и увеличить период работы реактора между остановками на техническое обслуживание. Таким образом, повышается эффективность реактора в целом.

Далее приводится описание работы реактора, согласно изобретению, на примере производства экстракционной фосфорной кислоты.

Мелкодисперсный порошок фосфоритной муки и оборотная фосфорная кислота (или пульпа) подаются в зону перемешивания и циркуляции реактора через смеситель 3.

Уровень жидкости в реакторе поддерживается на определенном значении за счет гидрозатвора штуцера 8 вывода пульпы.

В зоне перемешивания и циркуляции происходят частичное разложение твердой фазы и химическая реакция разложения карбонатов.

В результате работы двухлопастной мешалки 4 в зоне перемешивания и циркуляции образуются циркуляционные контуры, в том числе и циркуляционный контур, проходящий через нижний щелевой зазор, канал между отбойной полосой 5 и зонтом и верхний щелевой зазор. По контурам циркуляции движутся высокоскоростные (турбулентные) потоки.

Через щелевой зазор между зонтом и дном реактора в зону отделения пены поступает поток реакционной смеси, имеющий низкую скорость. Скорость потоков в зоне отделения пены имеет низкое значение.

В зоне отделения пены происходит флотация тонкодисперсных частиц нерастворимого остатка и гидрофобных органических частиц и формирование пены.

Пена вместе с флотирующими частицами поднимается по зоне отделения пены на поверхность слоя и удаляется в воронку 9 пеногашения. Устройство 13 принудительного вывода пены подает пену в зону пеногашения, где пена гасится за счет подачи жидкости или пара через форсунку 10 и всасывается пароэжекторным насосом 11 для дополнительного гашения.

В процесс флотации вовлекаются частицы менее плотной «пустой породы» (доломит, состоящий в основном из карбонатов кальция и магния) и органические частицы. Перегородка 6 исключает попадание пены и, соответственно, «пустой породы» и органических частиц с поверхности зоны отделения пены в зону циркуляции и перемешивания реактора. Таким образом, предотвращается обогащение реакционной смеси нежелательными компонентами.

Высота установки перегородки 6 над рабочим уровнем реактора при конструировании реактора выбирается для каждого конкретного вида сырья, так как содержание органических веществ и карбонатов и, соответственно, уровень пенообразования варьируется у фосфоритов в сравнительно широких пределах.

В случае изменения скорости пенообразования во время работы реактора соответствующим образом изменяется скорости отвода пены устройством 13 принудительного вывода пены.

Газообразные продукты реакции выводятся через штуцер 7 вывода газов.

Штуцер 7 вывода газов выполнен отдельно от устройства вывода пены, что исключает загрязнение получаемой на стадии абсорбции кремнефтористоводородной кислоты иловыми органическими частицами, солями кальция и магния, флотирующими вместе с пеной, и поэтому облегчаются дальнейшая абсорбция фтористых газов и дальнейшая переработка кремнефтористоводородной кислоты.

Пульпа выводится через штуцер 8 вывода пульпы и поступает на следующую технологическую стадию для завершения процессов разложения фосфатов и кристаллизации сульфата кальция. Пульпа содержит более плотные частицы фосфатов, которые не разложились в реакторе. Расположение штуцера 8 вывода пульпы в зоне без интенсивного перемешивания и циркуляции позволяет получить пульпу, более полно отделенную от пены, то есть пульпу более высокого качества, что облегчает дальнейшие технологические стадии.