Реактор для синтезу кристалічних продуктів

Реферат: UA 90657 U UA 90657 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Корисна модель належить до реакторів, призначених для синтезу хімічних продуктів у кристалічному стані, і може бути використана для синтезу ініціюючих вибухових речовин. Відомі реактори, корпус яких містить теплообмінні елементи. У корпусі протікає синтез кристалічних продуктів, що складається зі стадії хімічної реакції, у якій її продукти насичують реакційне середовище до межі розчинності, і стадії кристалоутворення. Температура реакційного середовища підтримується за рахунок теплоносіїв, що циркулюють через теплообмінні елементи [1]. Недоліки цих реакторів полягають у великих втратах кристалічних продуктів і витратах енергії на підтримку необхідної температури реакційного середовища. З відомих реакторів найбільш близьким по технічній суті є реактор, що складається з корпуса, прийомної лійки, барботера, що підключений до магістралі стисненого повітря, теплообмінного елемента, підключеного до магістралі гарячого теплоносія [2]. Компоненти реакційного середовища через прийомну лійку надходять у корпус реактора, де вступають у реакцію. Необхідна температура реакційного середовища підтримується за рахунок його нагрівання гарячим теплоносієм, який проходить через теплообмінну сорочку. Перемішування реакційного середовища здійснюється пухирцями повітря, які надходять із барботера. Стадії хімічної реакції й кристалоутворення протікають у тому самому просторі. Реакційне середовище, що залишає реактор, містить у собі продукт як у кристалічному, так й у розчиненому стані. Даний реактор має істотні недоліки: великі втрати кристалічного продукту, внаслідок його неповного переходу в кристалічний стан, а також витрати енергії на підтримку температури реакційного середовища на стадії хімічної реакції. Для зменшення втрат кристалічного продукту необхідне охолодження реакційного середовища нижче температури реакції на стадії кристалоутворення. Конструкція найближчого аналога цього не передбачає, тому значна частина продукту залишається в розчиненому стані. Для підтримки необхідної температури реакційного середовища на стадії хімічної реакції витрачається теплота гарячого теплоносія. В основу корисної моделі поставлена задача зменшення втрати кристалічних продуктів за рахунок зменшення їх розчинності, а також зменшення витрат енергії на підтримку температури реакційного середовища на стадії хімічної реакції. Поставлена задача вирішується тим, що в реакторі для синтезу кристалічних продуктів, що складається з корпуса, прийомної лійки, барботера та теплообмінного елемента, корпус складається з реакційного відсіку і відсіку кристалоутворення, розділених барботажною тарілкою, на його поверхню нанесено шар теплоізоляції, теплообмінний елемент розташований у відсіку кристалоутворення і підключений до магістралі холодного теплоносія. На кресленні зображений реактор для синтезу кристалічних продуктів. Реактор складається з корпуса, верхня частина 1 якого є реакційним відсіком, нижня 2 - відсіком кристалоутворення. Вони розділені барботажною тарілкою 3. Відсік кристалоутворення 2 корпуса містить теплообмінний елемент у вигляді змійовика 4, підключений до магістралі холодного теплоносія (на рисунку не показана), барботер 5 і штуцер 6. На реакційному відсіку розташована прийомна лійка 7, на його зовнішню поверхню нанесено шар теплоізоляції 8. Реактор працює в такий спосіб. Попередньо нагріті компоненти реакційного середовища надходять у прийомну лійку 7 і з неї в реакційний відсік 1 корпуса, у якому протікає хімічна реакція. Реакційне середовище перемішується пухирцями повітря, що надходять із барботера 5. Шар теплоізоляції 8 перешкоджає втратам теплоти в навколишнє середовище, підтримуючи в реакційному відсіку 1 необхідну температуру. Пройшовши барботажну тарілку 3, яка служить для розділення гідродинамічних потоків у відсіках корпуса реактора, реакційне середовище, що містить продукт у розчиненому й кристалічному вигляді, попадає у відсік кристалоутворення 2 корпуса, де охолоджується холодним теплоносієм, що протікає через у теплообмінний елемент у вигляді змійовика 4. У результаті розчинність продукту знижується, і утворюється додаткова кількість кристалів. Реакційне середовище разом із кристалами залишає реактор через штуцер 6. Корисна модель може бути використана для виробництва ініціюючих вибухових речовин. Реактор для синтезу кристалічних продуктів має наступні технічні дані: продуктивність 9,6 кг/год. тринітрорезорцинату свинцю; 3 об'ємна витрата реакційного середовища 0,19 м /год.; 3 об'ємна витрата повітря на перемішування 0,001 м /год.; температура стадії хімічної реакції 50 °C; температура стадії кристалоутворення 15 °C; 3 робочий об'єм реактора 0,08 м ; діаметр 0,3 м; висота 1,1 м; 1 UA 90657 U змійовик: довжина кількість витків діаметр витка висота барботажна тарілка: кількість отворів діаметр отворів 5 10 15 20 1,15 м; 16; 0,22 м; 0,4 м; 402; 0,15 м; віддзеркалюваний листовий матеріал 0,008 теплоізоляція м; матеріал конструкції реактора боросилікатне скло. Даний реактор має істотні переваги в порівнянні із найближчим аналогом. Зниження температури реакційного середовища на стадії кристалоутворення збільшує кількість продукту, який переходить у кристалічний стан, тим самим значно зменшуючи його втрати. Ефективність даного технічного рішення наочно підтверджується розрахунками втрат у виробництві тринітрорезорцинату свинцю: 3 - розчинність тринітрорезорцинату свинцю при 20 °C становить 0,9 кг/м . При середньому 3 . прирості розчинності 0,07 кг/м на кожний градус, розчинність при 50 °C складе 0,9+0,07 (503 20)=3 кг/м [2, 3]. Якщо реакційне середовище залишає реактор за температури хімічної реакції, . то в розчиненому стані залишається 0,19 3=0,57 кг/год. продукту; . 3 - розчинність тринітрорезорцинату свинцю при 15 °C становить 0,9+0,07 (15-20)=0,55 кг/м . Якщо реакційне середовище залишає реактор з цією температурою, то в розчиненому стані . залишиться тільки 0,19 0,55=0,1 кг/год. продукту. Таким чином, втрата продукту зменшується в 5,5 разів. Дане технічне рішення вигідно відрізняється від найближчого аналога більш низькими витратами енергії, тому що не вимагає використання гарячого теплоносія для підтримки температури у реакційному відсіку, що відбувається за рахунок зменшення втрат теплоти у навколишнє середовище при використанні шару теплоізоляції. Джерела інформації: 1. Бесков B.C. Общая химическая технология и основы промышленной экологии [Текст] / В.С. Бесков, В.С. Сафронов - М.: Химия, 1999. - 472 с. 2. Багал Л.И. Химия и технология инициирующих взрывчатых веществ [Текст] / М.: Машиностроение, 1975. - 456 с. 3. Бубнов П.Ф. Инициирующие взрывчатые вещества [Текст] / П.Ф. Бубнов. - М: Изд-во ОИХФ АН СССР, 1979. - 323 с. 25 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 Реактор для синтезу кристалічних продуктів, що складається з корпуса, прийомної лійки, барботера та теплообмінного елемента, який відрізняється тим, що корпус складається з реакційного відсіку і відсіку кристалоутворення, розділених барботажною тарілкою, на його поверхню нанесено шар теплоізоляції, теплообмінний елемент розташований у відсіку кристалоутворення і підключений до магістралі холодного теплоносія. 2 UA 90657 U Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3