Реактор, спосіб та установка для виробництва солей амонію

1. Реактор для виробництва солей амонію, що містить трубчасту реакційну камеру, щонайменше, перший пристрій подання аміаку і, щонайменше, один пристрій подання кислоти, розташовані в першій передній або верхній за потоком частині даного реактора, який відрізняється тим, що він містить другу частин у, яка розташована у продовженні першої його частини і містить у напрямку зверху вниз за потоком ділянку, що звужується, циліндричну ділянку і ділянку, що розширюється, й додатковий пристрій подання аміаку, який виходить у цю другу частин у або в окіл цієї розташованої вверх за потоком другої частини. 2. Реактор за п. 1, який відрізняється тим, що друга частина реактора містить трубу, діаметр якої менший за діаметр труби, що обмежує реакційну камеру, яка має у своїй верхній за потоком частині ділянку, що звужується, і у своїй нижній за потоком частині ділянку, що розширюється. 3. Реактор за п. 1, який відрізняється тим, що друга частина реактора містить зовнішню трубу і внутрішню трубу, діаметр якої менший за діаметр труби, що обмежує реакційну камеру, і яка містить ділянку, що звужується, у своїй верхній за потоком частині, і ділянку, що розширюється, у своїй нижній за потоком частині, причому камера по суті кільцевої форми утворена між зовнішньою трубою і внутрішньою трубою і внутрішня порожнина цієї внутрішньої труби сполучена з кільцевою камерою, принаймні, в околі їх нижніх або задніх за потоком кінців. 4. Реактор за п. 3, який відрізняється тим, що внутрішня труба містить у своїй передній або верхній за потоком частині групу отворів, причому трубопровід підведення аміаку виходить у зовнішню трубу в околі цієї групи отворів. 5. Реактор за п. 1, який відрізняється тим, що друга частина реактора містить зовнішню трубу і всередині цієї зовнішньої труби в напрямку зверху C2 (54) РЕАКТОР, СПОСІБ ТА УСТАНОВКА ДЛЯ ВИРОБНИЦТВА СОЛЕЙ АМОНІЮ 42832 тора таким чином, щоб пара, відокремлена від розчину солі в камері розширення, мала основний водневий показник рН, і завершують реакцію нейтралізації в процесі здійснення додаткового етапу, вводячи у контакт основні пари, що ви ходять з камери розширення, з частиною кислоти, що залишилася. 13. Спосіб за п. 12, який відрізняється тим, що кількість реактивів, що використовують і вводять у реактор у його передню або верхню за потоком частину, складає від 92 до 99% від повної витрати цих реактивів. 14. Спосіб за будь-яким з пп. 12 і 13, який відрізняється тим, що витрату аміаку, що вводять в реактор у його другій частині, регулюють таким чином, щоб забезпечити необхідний надлишок аміаку в задній або нижній за потоком частині реактора й одержати після розділення фаз у камері розширення пари, що мають основний водневий показник рН, який переважно перевищує 9. 15. Спосіб за будь-яким з пп. 12-14, який відрізняється тим, що додатковий етап, у процесі здійснення якого завершують реакцію нейтралізації, виконують шляхом нейтралізації основних парів за допомогою промивного розчину, що представляє собою суміш солі амонію, повернутої в цикл, і кислоти. 16. Спосіб за будь-яким з пп. 12-15, який відрізняється тим, що кількість кислоти, що використовують у процесі здійснення додаткового етапу нейтралізації, регулюють у функції величини водневого показника рН розчину солі амонію, що повертається в цикл. 17. Спосіб за будь-яким з пп. 12-16, який відрізняється тим, що аміак, який вводять в передню або верхню за потоком частину реактора, вводять у цей реактор через, принаймні, два трубопроводи, причому сума витрат, що вводяться в реактор через ці два трубопроводи, знаходиться у по суті стехіометричному співвідношенні з кількістю кислоти, що вводять в цей реактор. 18. Установка для виробництва солі амонію, яка містить трубчастий реактор, щонайменше, один пристрій подання аміаку і, щонайменше, один пристрій подання кислоти, що виходять у першу частину або у верхню за потоком частину реактора, причому реактор відкритий у камеру розширення, в якій здійснюється розділення одержаної солі в розчині і пари, яка відрізняється тим, що реактор виконаний у вигляді тр убчастої реакційної камери, щонайменше, першого пристрою подання аміаку і, щонайменше, одного пристрою подання кислоти, що розташовані в першій передній або верхній за потоком частині даного реактора, другої частини, яка розташована у продовженні першої його частини й містить у напрямку зверху вниз за потоком ділянку, що звужується, циліндричну ділянку і ділянку, що розширюється, й додатковий пристрій подання аміаку, який виходить у цю др угу частину або в окіл цієї розташованої вверх за потоком другої частини; або - такий, в якому друга частина реактора містить трубу, діаметр якої менше діаметра труби, що обмежує реакційну камеру, яка має у своїй верхній за потоком частині ділянку, що звужується, і у своїй нижній за потоком частині ділянку, що розширюється; або - такий, в якому друга частина реактора містить зовнішню трубу і вн утрішню тр убу, діаметр якої менший за діаметр труби, що обмежує реакційну камеру, і яка містить ділянку, що звужується, у своїй верхній за потоком частині, і ділянку, що розширюється, у своїй нижній за потоком частині, причому камера по суті кільцевої форми утворена між зовнішньою трубою і внутрішньою трубою і внутрішня порожнина цієї внутрішньої труби сполучена з кільцевою камерою, принаймні, в околі їх нижніх або задніх за потоком кінців; або - такий, в якому внутрішня труба містить у своїй передній або верхній за потоком частині групу отворів, причому трубопровід підведення аміаку виходить у зовнішню трубу в околі цієї групи отворів; або - такий, в якому друга частина реактора містить зовнішню трубу і всередині цієї зовнішньої труби в напрямку зверху вниз за потоком першу ділянку, що звужується, потім внутрішню трубу, діаметр якої менше діаметра труби, що обмежує реакційну камеру, і яка продовжена на своєму верхньому за потоком кінці ділянкою, що звужується, вхідний діаметр якої перевищує ви хідний діаметр першої ділянки, що звужується, а на своєму нижньому за потоком кінці продовжена ділянкою, що розширюється, причому другий тр убопровід підведення аміаку відкривається в околі вхідної частини ділянки, що звужується, вн утрішньої труби; або - такий, в якому внутрішня тр уба закріплена з боку свого нижнього або заднього за потоком кінця за допомогою фланця між зовнішньою трубою і трубою, що утворює третю частину реактора; або - такий, в якому тр уба забезпечена напрямними розпірками, встановленими у зовнішній трубі; або - такий, в якому внутрішня тр уба містить зміцнювальні ребра жорсткості, що проходять уздовж її циліндричної частини між її ділянкою, що звужується, і її ділянкою, що розширюється, відповідно; або - такий, в якому внутрішня труба містить в околі свого заднього або нижнього за потоком кінця декілька отворів, що сполучають внутрішній об'єм цієї труби з камерою по суті кільцевої форми; або - такий, в якому другий пристрій подання аміаку виходить у реактор за потоком нижче фланця з'єднання між першою і другою ділянками реактора; або - такий, в якому другий пристрій подання аміаку виходить у реактор за потоком вище фланця з'єднання між першою і другою ділянками реактора; а при цьому установка забезпечена засобами для здійснення додаткового етапу, у ході якого вводять у контакт пару, що надходить з камери розширення, і частину кислоти, що залишилася, таким чином, щоб забезпечити повну нейтралізацію. 2 42832 19. Установка за п. 18, яка відрізняється тим, що засоби для забезпечення додаткового етапу нейтралізації містять колону обробки, що має резервуар рідини, пристрій введення пари, яка надходить з камери розширення, щонайменше, один пристрій введення кислоти, щонайменше, одну зону введення в контакт пари і кислоти, промивний пристрій і засоби, призначені для відведення пар, вільних від аміаку. 20. Установка за будь-яким з пп. 18 і 19, яка відрізняється тим, що в ній передбачений контур рециркуляції розчину солі, одержаного в результаті реакції при здійсненні додаткового етапу нейтралізації. 21. Установка за будь-яким з пп. 18-20, яка відрізняється тим, що вона містить засіб для направлення надлишку розчину солі, одержаного при здійсненні додаткового етапу нейтралізації, у камеру розширення. Пропоновані винаходи відносяться до хімічних засобів загального призначення, зокрема до конструкції реактора для виробництва солей амонію. Об'єктом даного винаходу є також спосіб і установка, призначені для виробництва сільськогосподарських добрив, зокрема, нітратів. Винахід дозволяє зменшити і навіть, якщо можливо, цілком виключити корозію реактора, а також зменшити втрати аміаку і, отже, підвищити ККД реакції нейтралізації. Винахід стосується виробництва солей амонію, що використовуються, зокрема, як сільськогосподарські добрива. З численних джерел, зокрема, з патентів США № 2568901, кл. С01С1/18, 25.09.1951, США № 2755176, кл. С05В7/00, 17.07.1956, відомі способи виробництва солей амонію за допомогою трубчасто го реактору. Відповідно до цих способів у тр убчасту реакційну камеру вводять два реактиви (кислоту і основу) у строго сте хіометричних пропорціях, тобто строго у співвідношенні моль на моль. Власне реакційна камера продовжується трубою практично того ж діаметра, що і сама ця камера, в якій продовжується реакція нейтралізації. Тр убопроводи подання двох згаданих реактивів можуть виходити в реакційну камеру один в осьовому напрямку, а інший по дотичній до цієї камери. Змішуванню цих реактивів у значній мірі сприяє наявність у реакційній камері спеціальних елементів, здатних породжувати завихрення потоку, таких, наприклад, як трубки Вентури, дефлектори і т.п. Повна довжина реакційної камери і труби, що продовжує цю камеру, звичайно є досить великою (ця довжина часто досягає п'ятидесятикратної величини діаметра даної труби) для того, щоб забезпечити можливо більш повне здійснення реакції нейтралізації. Слід зазначити, що при використанні такого реактора і такого способу досить висока температура, що є наслідком екзотермічної реакції між основою і кислотою (у випадку реакції між аміаком і азотною кислотою ця температура може мати величину в діапазоні від 150 до 220°С), робить дуже корозійно-небезпечними або їдкими крапельки азотної кислоти, що не піддалася нейтралізації. Наслідком цього є швидке руйнування конструкцій реактора, 12 місяців. Збільшення тривалості терміну служби такого реактору може бути досягнуте шляхом використання, наприклад, титану замість нержавіючої сталі. Однак, це приводить до неприйнятно високої вартості реактора. Для цих відомих способів характерно також те, що незважаючи на використовувані стехіометричні пропорції компонентів, що беруть участь у реакції, і досить велику довжину реакційної зони, реакція все ж не є повною й аміак присутній у парах, які відокремлюють від розчину одержаного нітрату на виході з даного реактора. Найбільш близьким до запропонованого винаходу - реактору - за технічною суттю є реактор для виробництва солей амонію, що містить трубчасту реакційну камеру, щонайменше, перший пристрій подання аміаку і, щонайменше, один пристрій подання кислоти, розташовані в першій передній або верхній за потоком частині даного реактору (Патент № 2902342 США від 01.09.1959, МПК 1 B01J19/24, C01C1/28). Недоліком описаного реактора є його недостатня корозійна стійкість, обумовлена досить високою температурою від 150 до 220°С, що є наслідком екзотермічної реакції між основою і кислотою, яка робить дуже корозійно-небезпечними або їдкими крапельки азотної кислоти, що не піддалася нейтралізації. Наслідком цього є швидке руйнування конструкцій реактора, що суттєво зменшує його ресурс. Найбільш близьким до запропонованого винаходу - способу - за те хнічною суттю є спосіб виробництва солі амонію, при якому в околі переднього або верхнього за потоком кінця трубчастого реактора у нього вводять реактиви, які містять, щонайменше, одну кислоту й аміак, щоб викликати реакцію нейтралізації, а потім у камері розширення відокремлюють сіль у виді розчину від пари, що виходить з реактора (Патент № 2902342 США від 01.09.1959, МПК 1 B01J19/24, C01C1/28). Недоліком описаного способу є те, що незважаючи на використовувані стехіометричні пропорції компонентів, що беруть участь у реакції, і досить велику довжину реакційної зони, реакція все ж не є повною й аміак присутній у парах, які відокремлюють від розчину одержаного нітрату на виході з реактора, що призводить до корозії обладнання. Найбільш близьким до запропонованого винаходу - установки - за технічною суттю є установка для виробництва солі амонію, яка містить трубчастий реактор, щонайменше, один пристрій подання аміаку і, щонайменше, один пристрій подання кислоти, що виходять у першу частин у або у верхню за потоком частину реактора, причому реактор відкритий у камеру розширення, в якій здійснюється розділення одержаної солі в розчині і пари (Патент № 2902342 США від 01.09.1959, МПК 1 B01J19/24, C01C1/28). Недоліком описаної установки є недостатній ресурс установки, обумовлений тим, що через досить високу робочу температуру і корозійно 3 42832 небезпечне робоче середовище відбувається швидке руйнування конструкцій установки. У основу пропонованих винаходів поставлена задача створення таких реактора, способу й установки для виробництва солей амонію, при реалізації яких можливо було б істотно зменшити і навіть, якщо можливо, цілком виключити корозію реактора, а також зменшити втрати аміаку і, отже, підвищити коефіцієнт корисної дії реакції нейтралізації. Поставлена задача вирішується у запропонованому реакторі, який, як і відомий реактор для виробництва солей амонію, містить трубчасту реакційну камеру, щонайменше, перший пристрій подання аміаку і, щонайменше, один пристрій подання кислоти, розташовані в першій передній або верхній за потоком частині даного реактора. Відповідно до винаходу, він містить другу частину, яка розташована у продовженні першої його частини й містить у напрямку зверху вниз за потоком ділянку, що звужується, циліндрична ділянку і ділянку, що розширюється, й додатковий пристрій подання аміаку, який виходить у цю др угу частину або в окіл цієї розташованої вверх за потоком другої частини. Особливістю запропонованого реактора є й те, що др уга частина реактора містить трубу, діаметр якої менше діаметра труби, що обмежує реакційну камеру, яка має у своїй верхній за потоком частині ділянку, що звужується, і у своїй нижній за потоком частині ділянку, що розширюється. Особливістю запропонованого реактора є й те, що друга частина реактора містить зовнішню трубу і вн утрішню трубу, діаметр якої менший за діаметр труби, що обмежує реакційну камеру, і яка містить ділянку, що звужується, у своїй вер хній за потоком частині, і ділянку, що розширюється, у своїй нижній за потоком частині, причому камера по суті кільцевої форми утворена між зовнішньою трубою і внутрішньою трубою і внутрішня порожнина цієї внутрішньої труби сполучена з кільцевою камерою, принаймні, в околі їх нижніх або задніх за потоком кінців. Особливістю запропонованого реактора є й те, що вн утрішня тр уба містить у своєї передній або верхній за потоком частині групу отворів, причому трубопровід підведення аміаку виходить у зовнішню трубу в околі цієї групи отворів. Особливістю запропонованого реактора є й те, що друга частина реактора містить зовнішню трубу і всередині цієї зовнішньої труби в напрямку зверху вниз за потоком першу ділянку, що звужується, потім внутрішню трубу, діаметр якої менше діаметра труби, що обмежує реакційну камеру, і яка продовжена на своєму верхньому за потоком кінці ділянкою, що звужується, вхідний діаметр якої перевищує вихідний діаметр першої ділянки, що звужується, а на своєму нижньому за потоком кінці продовжена ділянкою, що розширюється, причому другий трубопровід підведення аміаку відкривається в околі вхідної частини ділянки, що звужується, внутрішньої тр уби. Особливістю запропонованого реактора є й те, що вн утрішня тр уба закріплена з боку свого нижнього або заднього за потоком кінця за допомогою фланця між зовнішньою трубою і трубою, що утворює третю частин у реактора. Особливістю запропонованого реактора є й те, що труба забезпечена напрямними розпірками, встановленими у зовнішній трубі. Особливістю запропонованого реактора є й те, що внутрішня труба містить зміцнювальні ребра жорсткості, що проходять уздовж її циліндричної частини між її ділянкою, що звужується, і її ділянкою, що розширюється, відповідно. Особливістю запропонованого реактора є й те, що внутрішня труба містить в околі свого заднього або нижнього за потоком кінця декілька отворів, що сполучають внутрішній об'єм цієї труби з камерою по суті кільцевої форми. Особливістю запропонованого реактора є й те, що другий пристрій подання аміаку ви ходить у реактор за потоком нижче фланця з'єднання між першою і другою ділянками реактора. Особливістю запропонованого реактора є й те, що другий пристрій подання аміаку ви ходить у реактор за потоком вище фланця з'єднання між першою і другою ділянками реактора. Поставлена задача вирішується і у запропонованому способі виробництва солі амонію, при якому в околі переднього або верхнього за потоком кінця трубчастого реактора у нього вводять реактиви, які містять, щонайменше, одну кислоту й аміак, щоб викликати реакцію нейтралізації, а потім у камері розширення відокремлюють сіль у виді розчину від пари, що виходить з реактора, а, відповідно до винаходу, в передню або верхню за потоком частину реактора вводять від 80 до 98% повної витрати реактивів, витримують у по суті сте хіометричних пропорціях, частин у аміаку, що залишилася, вводять у реактор у другій його частині, розташованій у продовженні першої частини реактора таким чином, щоб пара, відокремлена від розчину солі в камері розширення, мала основний водневий показник рН, і завершують реакцію нейтралізації в процесі здійснення додаткового етапу, вводячи у контакт основні пари, що ви ходять з камери розширення, з частиною кислоти, що залишилася. Особливістю запропонованого способу є й те, що кількість реактивів, що використовують і вводять у реактор у його передню або верхню за потоком частину, складає від 92 до 99% від повної витрати цих реактивів. Особливістю запропонованого способу є й те, що витрату аміаку, що вводять в реактор у його другій частині, регулюють таким чином, щоб забезпечити необхідний надлишок аміаку в задній або нижній за потоком частині реактора й одержати після розділення фаз у камері розширення пари, що мають основний водневий показник рН, який переважно перевищує 9. Особливістю запропонованого способу є й те, що додатковий етап, у процесі здійснення якого завершують реакцію нейтралізації, виконують шляхом нейтралізації основних пар за допомогою промивного розчину, що представляє собою суміш солі амонію, повернутої в цикл, і кислоти. Особливістю запропонованого способу є й те, що кількість кислоти, що використовують у процесі здійснення додаткового етапу нейтралізації, регулюють у функції величини водневого показника рН розчину солі амонію, що повертається в цикл. 4 42832 Особливістю запропонованого способу є й те, що аміак, який вводять в передню або верхню за потоком частину реактора, вводять у цей реактор через, принаймні, два трубопроводи, причому сума витрат, що вводяться в реактор через ці два трубопроводи, встановлюють у по суті сте хіометричному співвідношенні з кількістю кислоти, що вводять в цей реактор. Поставлена задача вирішується у запропонованій установці для виробництва солі аммонію, яка містить трубчастий реактор, щонайменше один пристрій подання кислоти, що ви ходять у першу частину або у верхню за потоком частину реактора, причому реактор відкритий у камеру розширення, в якій здійснюється розділення одержаної солі в розчині і пари, і якій, відповідно до винаходу, реактор виконаний у вигляді - тр убчастої реакційної камери, щонайменше, першого пристрою подання аміаку і, щонайменше, одного пристрою подання кислоти, що розташовані в першій передній або верхній за потоком частині даного реактору, другої частини, яка розташована у продовженні першої його частини й містить у напрямку зверху вниз за потоком ділянку, що звужується, циліндрична ділянку і ділянку, що розширюється, й додатковий пристрій подання аміаку, який виходить у цю другу частину або в окіл цієї розташованої вверх за потоком другої частини; - або такий, в якому друга частина реактора містить трубу, діаметр якої менше діаметра труби, що обмежує реакційну камеру, яка має у своїй верхній за потоком ділянку, що звужується, і у своїй нижній за потоком частині ділянку, що розширюється; - або такий, в якому друга частина реактора містить зовнішню трубу і вн утрішню трубу, діаметр якої менший за діаметр труби, що обмежує реакційну камеру, і яка містить ділянку, що звужується, у своїй верхній за потоком частині, і ділянку, що розширюється, у своїй нижній за потоком частині, причому камера по суті кільцевої форми утворена між зовнішньою трубою і внутрішньою трубою і вн утрішня порожнина цієї внутрішньої труби сполучена з кільцевою камерою, принаймні, в околі їх нижніх або задніх за потоком кінців; - або такий, в якому вн утрішня тр уба містить у своєї передній або верхній за потоком частині груп у отворів, причому трубопровід підведення аміаку виходить у зовнішню трубу в околі цієї групи отворів; - або такий, в якому друга частина реактора містить зовнішню трубу і всередині цієї зовнішньої труби в напрямку зверху вниз за потоком першу ділянку, що звужується, потім внутрішню трубу, діаметр якої менше діаметра труби, що обмежує реакційну камеру, і яка продовжена на своєму верхньому за потоком кінці ділянкою, що звужується, вхідний діаметр якої перевищує вихідний діаметр першої ділянки, що звужується, а на своєму нижньому за потоком кінці продовжена ділянкою, що розширюється, причому другий трубопровід підведення аміаку відкривається в околі вхідної частини ділянки, що звужується, внутрішньої труби; - або такий, в якому внутрішня труба закріплена з боку свого нижнього або заднього за пото ком кінця за допомогою фланця між зовнішньою трубою і трубою, що утворює третю частину реактора; - або такий, у якому труба забезпечена направляючими розпірками, встановленими у зовнішній трубі; - або такий, в якому внутрішня труба містить зміцнювальні ребра жорсткості, що проходять уздовж її циліндричної частини між її ділянкою, що звужується, і її ділянкою, що розширюється, відповідно; - або такий, в якому вн утрішня тр уба містить в околі свого заднього або нижнього за потоком кінця декілька отворів, що сполучають внутрішній об'єм цієї труби з камерою по суті кільцевої форми; - або такий, в якому другий пристрій подання аміаку виходить у реактор за потоком нижче фланця з'єднання між першою і другою ділянками реактора; - або такий, в якому другий пристрій подання аміаку виходить у реактор за потоком вище фланця з'єднання між першою і другою ділянками реактора; а при цьому установка забезпечена засобами для здійснення додаткового етапу, у ході якого вводять у контакт пару, що надходить з камери розширення, і частину кислоти, що залишилася, таким чином, щоб забезпечити повну нейтралізацію. Особливістю запропонованої установки є й те, що засоби для забезпечення додаткового етапу нейтралізації містять колону обробки, що має резервуар рідини, пристрій введення пари, яка надходить з камери розширення, щонайменше, один пристрій введення кислоти, щонайменше, одну зону введення в контакт пари і кислоти, промивний пристрій і засоби, призначені для відведення пар, вільних від аміаку. Особливістю запропонованої установки є й те, що в ній передбачений контур рециркуляції розчину солі, одержаного в результаті реакції при здійсненні додатковою етапу нейтралізації. Особливістю запропонованої установки є й те, що вона містить засіб для направлення надлишку розчину солі, одержаного при здійсненні додаткового етапу нейтралізації, у камеру розширення. Пропонований реактор, призначений для виробництва солей амонію, що містить трубчасту реакційну камеру, щонайменше, один пристрій подання кислоти і, щонайменше, один пристрій подання аміаку, розташовані в першій передній чи верхній за потоком частиш даного реактора, відповідно до винаходу, забезпечений другою частиною, яка розташована у продовженні згаданої першої його частини і яка містить в напрямку зверху вниз за потоком ділянку, що звужується, циліндричну ділянку і ділянку, що розширюється, причому ця друга частина реактора забезпечена, принаймні, одним другим пристроєм подання аміаку, який виходить у цю другу частину реактора в безпосередній близькості від ділянки, що звужується. Відповідно до інших варіантів запропонованого винаходу: - друга частина реактора містить трубу, діаметр якої менше діаметра труби, що обмежує реакційну камеру, яка продовжена у своїй верхній за потоком частині ділянкою, що звужується, і 5 42832 продовжена у своїй нижній за потоком частині ділянкою, що розширюється; - друга частина реактора містить зовнішню трубу і внутрішню тр убу, діаметр якої менше діаметра труби, що обмежує камеру реакції, і яка містить ділянку, що звужується, у своїй верхній за потоком частині і ділянку, що розширюється, у своїй нижній за потоком частині, причому камера практично кільцевої форми утворена між зовнішньою трубою і внутрішньою трубою, і внутрішня порожнина цієї внутрішньої труби сполучена з кільцевою камерою, принаймні, в околі їх нижніх або задніх за потоком кінців; - друга частина реактора містить зовнішню трубу і всередині цієї зовнішньої труби в напрямку зверху вниз за потоком першу ділянку, що звужується, потім внутрішню трубу, діаметр якої менше діаметра труби, що обмежує камеру реакції, і яка продовжена на своєму верхньому за потоком кінці ділянкою, що звужується, вхідний діаметр якої перевищує ви хідний діаметр першої ділянки, що звужується, а на своєму нижньому за потоком кінці продовжена ділянкою, що розширюється, причому другий трубопровід підведення аміаку відкривається в околі вхідної частини ділянки, що звужується, вн утрішньої труби; - внутрішня труба закріплена з боку свого нижнього або заднього за потоком кінця за допомогою фланця між зовнішньою трубою і трубою, що утворює третю частину реактора; - згадана труба забезпечена напрямними розпірками, встановленими на зовнішній трубі; - внутрішня тр уба містить зміцнювальні ребра жорсткості, що проходять уздовж її циліндричної частини між її ділянкою, що звужується, і її ділянкою, що розширюється, відповідно; - внутрішня тр уба містить в околі свого заднього або нижнього за потоком кінця кілька отворів, що сполучають внутрішній об'єм цієї труби з камерою по суті кільцевої форми; - другий пристрій подання аміаку виходить у реактор за потоком нижче фланця з'єднання між першою і другою ділянками реактора; - другий пристрій подання аміаку виходить у реактор вище фланця з'єднання між першою і другою ділянками реактора. Поставлена задача вирішується також тим, що у способі виробництва солі амонію, який полягає в тому, що у тр убчастий реактор вводять у безпосередній близькості від його переднього чи верхнього за потоком кінця використовувані у даному випадку реактиви, які містять, щонайменше, одну кислоту й аміак, після чого відокремлюють у камері розширення одержану сіль у виді розчину від пар, що виходять з даного реактору, відповідно до винаходу, у порожнину реактора в його передній або верхній за потоком частині вводять від 80% до 99% повної витрати використовуваних реактивів, частину аміаку, що залишилася, вводять у реактор у др угій його частині, що розташовується в продовженні його першої частини, таким чином, щоб пара, відокремлена в камері розширення від розчину солі, мала основний водневий показник рН, і завершують реакцію нейтралізації в процесі здійснення додаткового етапу, вводячи в контакт основні пари, що виходять з камери розширення, з частиною кислоти, що залишилася. Відповідно до інших варіантів способу за даним винаходом: - кислоту й аміак, що вводять у внутрішню порожнину реактора в його передній або верхній за потоком частині, дозують у строго стехіометричних пропорціях; - кількість використовуваних реактивів, яка вводиться в реактор у його передній чи верхній за потоком частині, складає від 92% до 99% від повної витрати цих реактивів; - кількість аміаку, що вводиться в порожнину реактора в його другий, нижній за потоком, частині, регулюють таким чином, щоб забезпечити бажаний надлишок аміаку в задній чи нижній за потоком частині реактора і щоб одержати після розділення фаз у камері розширення пари, що мають основний водневий показник рН, який у переважному варіанті реалізації перевищує 9; - додатковий етап, у процесі якого завершують реакцію нейтралізації, здійснюють шляхом нейтралізації згаданих пар з основною реакцією, за допомогою промивного розчину, що представляє собою суміш повернутої в цикл солі амонію і кислоти; - кількість кислот, що використовується в процесі здійснення додаткового етапу нейтралізації, регулюють у функції величини водневого показника рН розчину солі амонію, що повертається в цикл; - аміак, що вводиться в передню або верхню за потоком частину реактора, вводять через, принаймні, два трубопроводи, причому сума витрат, що вводяться в реактор через ці два трубопроводи, знаходиться в практично стехіометричному співвідношенні з кількістю кислоти, що вводиться в реактор. І нарешті, поставлена задача вирішується тим, що в установці, яка призначена для виробництва солі амонію і реалізує спосіб відповідно до винаходу, використаний, зокрема, реактор відповідно до винаходу. Говорячи більш конкретно, установка відповідно до даного винаходу містить реактор трубчастого типу, щонайменше, один пристрій подання в реактор аміаку і, щонайменше, один пристрій подання в реактор кислоти, що відкриваються в першій або верхній за потоком частині даного реактора, причому сам цей трубчастий реактор відкритий у камеру розширення, в якій здійснюється розділення одержаної солі в розчині і пароподібної фази. Реактор являє собою реактор, виконаний відповідно до винаходу, і установка забезпечена засобами для здійснення додаткового етапу, в процесі якого вводять у контакт пару, що надходить з камери розширення, і частину кислоти, що залишилася, таким чином, щоб забезпечити повну нейтралізацію. Відповідно до інших варіантів винаходу: - засоби для забезпечення додаткового етапу нейтралізації містять колону обробки, що має у своєму складі резервуар рідини, пристрій введення пари, що надходить з камери розширення, щонайменше, один пристрій введення кислоти, щонайменше, одну зону введення в контакт згаданої пари і згаданої кислоти, промивний при 6 42832 стрій і засоби, призначені для відводу пар, вільних від аміаку; - в установці передбачений контур рециркуляції розчину солі, одержаного в результаті реакції при здійсненні додаткового етапу нейтралізації; - установка містить засіб для направлення надлишку розчину солі, одержаного при здійсненні додаткового етапу нейтралізації, у камеру розширення. Нижче даний винахід буде описано більш докладно з посиланнями на приведені креслення, на яких: фіг. 1, 2, 3 і 4 зображують схематично в поздовжньому розрізі чотири різних варіанти реалізації трубчасто го реактора відповідно до запропонованого винаходу; фіг. 5 - розріз по лінії 5-5, показаний на фіг. 4; фіг. 6 - блок-схема установки, призначеної для виробництва солі амонію відповідно до запропонованого винаходу. На фіг. 1 схематично представлений трубчастий реактор 1, який містить три частини 2, 3, 4. Перша частина цього реактора 2 або його верхня за потоком частина утворює реакційну камеру 5, в яку відкриваються або виходять, з одного боку, осьовий трубопровід 6 подання в реактор газоподібного аміаку, а з іншого боку, радіальний або тангенціальний трубопровід 7 подання в цей реактор кислоти, причому відповідно до запропонованого винаходу положення двох цих трубопроводів подання можуть бути змінені на протилежні чи модифіковані будь-яким іншим чином. Друга частина 3 реактора містить трубу 8, діаметр якої трохи менше діаметра труби, що обмежує реакційну камеру 5, яка продовжується у своїй передній або верхній за потоком частині ділянкою 9, що звужується, а у своїй задній або нижній за потоком частині продовжена ділянкою 10, що розширюється. Відповідно до переважного варіанту реалізації даного винаходу, подання через трубопровід 11 в порожнину реактора аміаку в газоподібному стані здійснюють у короткій ділянці циліндричної труби, що розташована безпосередньо перед ділянкою 9 за потоком, яка звужується. Діаметр зазначеної ділянки дорівнює діаметру труби, що обмежує реакційну камеру 5. А операцію подання в порожнину реактора аміаку в газоподібному стані виконують тангенціально або по дотичній до внутрішньої поверхні зазначеної ділянки. Як варіант, для зручності виготовлення трубопровід 11 підведення до реактора газоподібного аміаку може бути розташований за потоком перед фланцевим з'єднанням між ділянками 2 і 3 даного реактору. У цьому випадку положення в осьовому напрямку фланців 12 і 13, з одного боку, і тр убопроводу 11 газоподібного аміаку, з іншого боку, будуть протилежними або поміняються місцями відповідно до положення, показаного на фіг. 1. Реактор доповнений третьою трубою 14, закріпленою на задньому або нижньому за потоком кінці ділянки 3 цього реактору. Діаметр цієї третьої труби близький або трохи менший за діаметр камери 5, а її довжина може мати величину, від 10 до 50 разів більше її ж діаметра. Однак, у переважному варіанті реалізації і завдяки удосконаленням, внесеним даним винаходом, довжина цієї ді лянки 4 може бути прийнята значно меншою, ніж та довжина, яку ця труба повинна мати у відомих конструкціях подібних реакторів. Ще один варіант реалізації реактора відповідно до запропонованого винаходу, схематично представлено на фіг. 2. Др уга частина реактора в даному випадку містить зовнішню трубу 15, діаметр якої точно дорівнює діаметру ділянки 16, і внутрішню тр убу 17 трохи меншого діаметра, яка містить ділянку 18, що звужується, на своєму передньому або верхньому за потоком кінці і частину 19, що розширюється, на своєму задньому або нижньому за потоком кінці. У даному випадку ця внутрішня труба встановлена консольно, є закріпленою своїм переднім за потоком кінцем за допомогою фланця 20, затиснутого між двома фланцями 21 і 22, жорстко зв'язаними з ділянкою 16 і зовнішньою трубою 15 відповідно. Камера 23 кільцевої форми утворена між двома згаданими вище зовнішньою і внутрішньою трубами, і трубопровід 24 подання газоподібного аміаку відкривається у безпосередній близькості від передньої або верхньої за потоком частини цього кільцевого трубопроводу. У реакторі, схематично представленому на фіг. 3, на відміну від реактора, представленого на фіг. 2, внутрішня циліндрична труба 25 містить у своїй передній або верхній за потоком зоні серію отворів 26, що забезпечують сполучення внутрішньої порожнини цієї внутрішньої тр уби з кільцевою камерою 27. Ці отвори розташовуються в безпосередній близькості від пристрою подання газоподібного аміаку, утвореного тангенціально розташованим трубопроводом 28. Крім того, на своєму задньому або нижньому за потоком кінці ця внутрішня труба утримується в зовнішній трубі за допомогою, щонайменше, трьох розпірок 29. У варіанті реалізації запропонованого винаходу, схематично представленому на фіг. 4, можна бачити реактор 1, що складається з трьох частин 2, 3, 4. Передня або верхня за потоком частина даного реактора містить, як і в описаних раніше варіантах його реалізації, реакційну камеру 30, в яку виходять відповідно осьовий трубопровід 31 і тангенціальний трубопровід 32 подання хімічних реактивів, що використовуються у даному випадку. Друга частина 3 даного реактору містить зовнішню трубу 33, діаметр якої практично дорівнює діаметру реакційної камери 30. У цій зовнішній трубі розташовується, з одного боку, ділянка 34, що звужується, яка утворена відрізком труби конічної форми, закріпленим за допомогою фланця 35, затиснутого між з'єднувальними фланцями камери 30 і труби 33, а з іншою боку, внутрішня труба, закріплена в безпосередній близькості від свого заднього або нижнього за потоком кінця за допомогою фланця 36, затиснутого між відповідними з'єднувальними фланцями труби 33 і труби 37, що утворює третю частину 4 даного реактору. Внутрішня труба містить циліндричну ділянку 38, ділянку 39, що звужується, яка розташовується на її передньому або верхньому за потоком кінці, вхідний діаметр якого перевищує ви хідний діаметр ділянки 34, що звужується, і ділянку 40, що розширюється, яка розташовується на задньо 7 42832 му або нижньому за потоком кінці цієї внутрішньої труби. У переважному варіанті реалізації внутрішня труба містить зміцнювальні ребра 41, що проходять по всій її довжині, і розпірки 42 для її центрування відносно зовнішньої труби 33. Кільцева камера 43 сформована між зовнішньою трубою 33, з одного боку, і ділянкою 34, що звужується, і внутрішньою трубою 38, з іншого боку, і трубопровід подання 44 газоподібного аміаку відкривається в околі передньої або верхньої за потоком частини цієї кільцевої камери. Задній або нижній за потоком кінець внутрішньої труби містить декілька отворів 45, що зв'язують внутрішній об'єм цієї труби з кільцевою камерою 43 (див. фіг. 4 і 5). Третя ділянка 4 даного реактору містить у цьому випадку проміжну з'єднувальну ділянку 46 і трубу 47, діаметр якої трохи менше діаметра труби 33 і довжина якої має величину в діапазоні від 10 до 50-кратного діаметру цієї труби, але переважно повинна підтримуватися на нижній границі згаданого діапазону, а ще краще - навіть нижче цієї границі. Тепер з посиланнями на фіг. 6 буде описана технологічна установка, призначена для виробництва солі амонію, наприклад, нітрату амонію, до складу якої входить реактор 1 відповідно до запропонованого винаходу, наприклад, реактор відповідно до одного з описаних вище варіантів реалізації цього винаходу. Ця технологічна установка крім згаданого реактора 1 містить камеру розширення 48 і колону обробки 49. Камера розширення утворена резервуаром 50, в який виходить переважно по дотичній кінець реактора 1 для того, щоб забезпечити ефективне розділення розчину нітрату амонію, який стікає в напрямку вниз, і параподібної субстанції, яка здійснює висхідний рух і видаляється потім по трубопроводу 51. У переважному варіанті реалізації ця камера розширення може містити у своїй верхній частині пристрій сепарації крапельок рідини типу фільтруючого тканого шару, ковпачкової тарілки, фільтруючої набивки або будь-якого іншого еквівалентного засобу, що затримує крапельки рідини, які можуть бути збільшені потоком згаданої пари. У своїй нижній частині камера 50 розширення має конічну форму і пов'язана з трубопроводом 52 видалення отриманого розчину нітрату амонію. Колона обробки або промивання 49 у даному випадку містить, якщо дивитися знизу вгору, такі секції: - резервуар рідини 53; - пристрій 54 інжекції пари, що надходить з камери розширення по трубопроводу 51; - першу зону 55, що містить елементи набивки типу кілець, прокладок або аналогічних елементів; - контур 56 рециркуляції рідини, що надходить з нижньої частини згаданої колони, який містить насос 57. Контроль рівня рідини в резервуарі 53 дозволяє забезпечити видалення надлишку розчину солі в камеру 50 по трубопроводу 58; - другу зону 59, що містить елементи фільтруючої набивки або серію ковпачкових тарілок; - трубопровід підведення 60 чистої води і/або конденсатів попередньо проведених процесів; - сепаратор крапельок рідини 61 типу деякого тканого шару, ковпачкової тарілки, елементів фільтруючої набивки і т.п.; - канал 62 видалення пари. В якості можливого варіанту реалізації колона обробки 49 може бути замінена послідовністю окремих незалежних елементів, розміщених один над одним і які виконують практично ті ж функції, що і різні ступені колони обробки 49. Крім того, зона 55 нейтралізації, що містить елементи набивки, може бути замінена реактором з трубкою Вентури або іншим еквівалентним засобом. Системи живлення даної установки реактивами, що використовуються в ній, містять: - контур живлення азотною кислотою відповідної концентрації, який містить два трубопроводи 63 і 64, причому тр убопровід 63 забезпечує живлення азотною кислотою реактора 1, а трубопровід 64 виходить у контур 56 рециркуляції розчину нітрату, пов'язаний з колоною обробки. Цей трубопровід 54 подання азотної кислоти в якості варіанту реалізації запропонованої технологічної установки може виходити безпосередньо у згадану колону обробки 49; - контур живлення газоподібним аміаком, що також містить два трубопроводи 65 і 66, які живлять відповідно передню або верхню за потоком частину 2 і проміжну частину 3 реактора. В якості можливого варіанту реалізації основний трубопровід 65 живлення газоподібним аміаком може бути розподілений на два трубопроводи, один із яких входить у реактор вище за потоком, а інший нижче за потоком відносно введенняв реактор трубопроводу 66, що подає регульовану додаткову кількість газоподібного аміаку. Відповідно до відомої технології азотна кислота й аміак перед поданням у згадану установку можуть бути нагріті певним чином у відповідних теплообмінниках (на приведених фігурах не показані), що у переважному варіанті реалізації живляться гарячою парою, яка одержується у даній установці, для того, щоб підвищити тепловий коефіцієнт корисної дії реакції. Дана технологічна установка доповнена системою регулювання, яка схематично позначена позиціями 67, 68, 69, 70 і яка забезпечує регулювання витрат у різних тр убопроводах цієї установки у функції деяких заданих значень і деяких обмірюваних значень визначеного числа функціональних параметрів. Згадана система регулювання впливає на клапани, встановлені відповідно в різних тр убопроводах. На фіг. 6 схематично представлені тільки головні з цих клапанів, позначені позиціями 71, 72, 73, 74, 75. Система регулювання в цілому не буде тут описуватися докладно. Будуть лише зазначені основні виконувані нею функції. Тут також слід зазначити, що всі засоби, які забезпечують можливість здійснення такого регулювання, добре відомі фа хівцям у даній області техніки. Приклади: Функціонування реактора й установки відповідно до пропонованих винаходів відбувається так. Переважна частина реакції нейтралізації здійснюється в реакторі 1. Витрати кислоти й аміаку в частині 2 реактору регулюються таким чином, щоб 8 42832 зберегти співвідношення між цими реактивами, можливо більш близьке до стехіометричного співвідношення, наприклад, з точністю ±1%, причому в переважному варіанті реалізації з дуже невеликою перевагою аміаку. Від 80% до 99%, а в переважному варіанті реалізації від 92% до 99% і, наприклад, 98% повної витрати компонентів, що беруть участь у даній реакції, вводяться в реакційну камеру - частина 2, що розташовується в передній або верхній за потоком частині даного реактора. Азотна кислота, що бере участь у даній реакції, має концентрацію в діапазоні від 50% до 70% і в переважному варіанті реалізації величина цієї концентрації розташовується в діапазоні від 55% до 63%, У випадку використання в якості реактивів сірчаної кислоти і фосфорної кислоти їх концентрація може бути вибрана в діапазоні від 70% до 99% і від 52% до 70% відповідно. Аміак у даній реакції використовується у безводній газоподібній формі. Інша процентна частина аміаку вводиться в другу частину 3 даного реактора. У прикладі реалізації запропонованого винаходу, схематично представленому на фіг. 1, факт введення в центральну частину 3 реактора деякої додаткової кількості аміаку має як наслідок підвищення коефіцієнта корисної дії реакції й обмеження корозії в цій центральній частині реактора. Крім того, труба 8 з ділянками 9 і 10, яка утворює частину реактора, найбільшою мірою піддану корозії, може розглядатися в якості деталі, що витрачається, або допоміжної деталі, вартість якої значно нижче, ніж вартість усього реактора в цілому. У прикладі реалізації даного винаходу, схематично показаному на фіг. 2, наявність внутрішньої труби в центральній частині 3 реактору і факт введення в кільцеву камеру 23 деякої додаткової кількості аміаку обмежує корозію практично одним єдиним елементом 17, 18, 19 цієї центральної частини. У прикладі реалізації даного винаходу, схематично показаному на фіг. 3 і 4, наявність отворів 26 у першому випадку і розташування ділянок 39 і 34, що звужуються, у др угому випадку викликає усмоктування аміаку, що надходить по тр убопроводах 28, 44 відповідно в напрямку внутрішньої труби. Відповідно до умов функціонування даного реактору витрата може встановлюватися у згаданій кільцевій камері 27 (43) або в напрямку спереду назад по основному потоку реактивів, або в протилежному напрямку. В обох випадках ця циркуляція гарантує, що нітрат не зможе застоюватися в цій проміжній зоні, що у визначених умовах могло б представляти небезпеку, враховуючи вибуховий характер цього продукту. Взагалі, в якості можливого варіанту реалізації проміжна ділянка 8, 17, 25, 38, 34 даної о реактора зменшеної довжини (що складає, наприклад, від 1 м до 1,8 м) може бути виготовлена з титана. Відповідно до даного винаходу витрата аміаку в трубопроводі 66 регулюється таким чином, щоб забезпечити бажаний надлишок аміаку в частинах 3 і 4 реактору і забезпечити одержання в камері 50 розширення пар, що мають основний водневий показник рН, наприклад, що перевищує 9. Пристрій 68 регулює відкриття клапана 74 у функції величини рН, обміреної в трубопроводі 51. Розчин нітрату і пароподібна фаза відомим чином розділяються в камері 50 розширення, причому згаданий розчин збирається в нижній частині цієї камери, тоді як пара відводиться в його верхній частині. Тиск у цій камері в переважному варіанті реалізації підтримується на рівні від 1 бар до 8 бар, причому згаданий реактор у переважному варіанті реалізації живиться аміаком і азотною кислотою під тиском від 5 бар до 10 бар для того, щоб забезпечити можливість достатнього розширення у згаданій камері. Основні пари, що попадають у колону обробки 49, нейтралізуються там шляхом додавання промивного розчину, утвореного сумішшю нітрату амонію, який повертається в цикл з нижньої частини цієї колони, і азотної кислоти, причому кількість азотної кислоти, що подається по трубопроводу 64 у тр убопровід 56 або безпосередньо в колону обробки 49, обумовлюється величиною водневого показника рН розчину нітрату амонію, що повертається в цикл. Задане значення для рН-метра, позначеного позицією 69, фіксується таким чином, щоб одержати промивний розчин, досить кислий для нейтралізації залишкового аміаку. Цей рНметр впливає на керуючий клапан 72 у трубопроводі 64, через який надходить азотна кислота. Концентрація кислого промивного розчину в переважному варіанті складає від 5 до 20%, але може бути збільшена до 40%. Наявність цієї колони дозволяє забезпечити повну нейтралізацію й одержання пар, практично вільних від аміаку, чим забезпечується в результаті використання пропонованих винаходів можливість істотного зменшення корозії реактора, а також зменшення втрат аміаку і, отже, підвищення коефіцієнту корисної дії реакції нейтралізації. 9 42832 Фіг. 1 Фіг. 2 Фіг. 3 10 42832 Фіг. 4 Фіг. 5 Фіг. 6 11 42832 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2002 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 12