RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTO W Y (19) P L (11) 158573 (13) B1 Urząd Patentowy R zeczypospolitej Polskiej (21) Numer zgłoszenia: 279986 ( 22) Data zgłoszenia: 14.06.1989 (51) In tc l5: C07C 273/02 B01J 12/00 F16J 15/00 (54)Reaktor rozkładu mocznika (43) Zgłoszenie ogłoszono: 24.12.1990 BUP 26/90 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 30.09.1992 W U P 09/92 (73)Uprawniony z patentu: Przedsiębiorstwo Projektowania Modernizacji i Rozwoju Zakładów Azotowych "PU ŁAW Y '' P R O Z A P '' Sp. z o.o., Puławy, PL Zakłady Azotowe "PUŁAW Y, Puławy, PL (72) Twórcy wynalazku: Bogdan Rauner, Puławy, PL Ryszard Koput, Puławy, PL Albin Jurkowski, Puławy, PL Stanisław Mańko, Puławy, PL PL 158573 B1 (57)1. Reaktor rozkładu mocznika składający się z części górnej i części dolnej połączonych rozłącznie na kołnierzach (35) i (36), przy czym część górna reaktora posiada króćce pomiaru temperatury (32) i (33) oraz króćce rezerowowe (30) i (31), a w dennicy górnej jest umieszczony króciec (27) z płytką bezpieczeństwa oraz króciec wylotu gazu (26), a pod króćcem wylotu gazu (26) jest umieszczony oddzielacz (25), natomiast w części środkowej reaktora jest umieszczony wkład grzewczy (3) posiadający na zewnątrz dennicy dolnej (2) wlot zasilający (41) wkładu grzewczego (3) i wylot (42) wkładu grzewczego (3), przy czym wlot (41) i wylot (42) jest zaopatrzony w układ osłaniająco-uszczelniający, znamienny tym, że układ ten stanowi pochwa (16) osadzona współosiowo z wlotem zasilającym (41) jak również z wylotem (42), przy czym pochwa (16) jest zaopatrzona w kołnierz (18) i kołnierz oporowy (37), wkład uszczelniający (20) oraz kształtowy kołnierz dociskowy (19) połączony rozłącznie z kołnierzem (18) śrubą (38) z nakrętką (39), przy czym górna część (14) pochwy (16) składa się z kołnierza oporowego (13) zamocowanego na stałe z górną częścią (14) pochwy (16), z uszczelki (12) i kołnierza oporowego (11) zamocowanego na stałe do półki dzwonkowej (4), nad którą jest wysunięta pewna część końcówki (14) pochwy (16), przy czym końcówka ta jest zaopatrzona w gwint z nakrętką dociskową (8), pod którą jest osadzona podkładka metalowa (9) z uszczelką (10), przy czym nakrętka dociskowa (8) jest połączona rozłącznie z pierścieniem dociskowym (7) a nad pierścieniem dociskowym (7)...
Reaktor rozkładu mocznika Zastrzeżenia patentowe 1. Reaktor rozkładu mocznika składający się z części górnej i części dolnej połączonych rozłącznie na kołnierzach (35) i (36), przy czym część górna reaktora posiada króćce pomiaru temperatury (32) i (33) oraz króćce rezerowowe (30) i (31), a w dennicy górnej jest umieszczony króciec (27) z płytką bezpieczeństwa oraz króciec wylotu gazu (26), a pod króćcem wylotu gazu (26) jest umieszczony oddzielacz (25), natomiast w części środkowej reaktora jest umieszczony wkład grzewczy (3) posiadający na zewnątrz dennicy dolnej (2) wlot zasilający (41) wkładu grzewczego (3) i wylot (42) wkładu grzewczego (3), przy czym wlot (41) i wylot (42) jest zaopatrzony w układ osłaniająco-uszczelniający, znamienny tym, że układ ten stanowi pochwa (16) osadzona współosiowo z wlotem zasilającym (41) jak również z wylotem (42), przy czym pochwa (16) jest zaopatrzona w kołnierz (18) i kołnierz oporowy (37), wkład uszczelniający (20) oraz kształtowy kołnierz dociskowy (19) połączony rozłącznie z kołnierzem (18) śrubą (38) z nakrętką (39), przy czym górna część (14) pochwy (16) składa się z kołnierza oporowego (13) zamocowanego na stałe z górną częścią (14) pochwy (16), z uszczelki (12) i kołnierza oporowego (11) zamocowanego na stałe do półki dzwonkowej (4), nad którą jest wysunięta pewna część końcówki (14) pochwy (16), przy czym końcówka ta jest zaopatrzona w gwint z nakrętką dociskową (8), pod którą jest osadzona podkładka metalowa (9) z uszczelką (10), przy czym nakrętka dociskowa (8) jest połączona rozłącznie z pierścieniem dociskowym (7) a nad pierścieniem dociskowym (7) jest osadzony dzielony kaptur osłonowy (6), ponadto w górnej części (14) pochwy (16) w jej wnętrzu jest umieszczony na stałe kołnierz oporowy (23), na którym jest osadzony wkład uszczelniający (43), a między kołnierzem oporowym (11) a powierzchnią zewnętrzną górnej części (14) pochwy (16) znajduje się dzielony pierścień centrujący (22). 2. Reaktor rozkładu mocznika według zastrz. 1, znamienny tym, że układ osłaniająco uszczelniający posiada pochwę (16) zaopatrzoną w kompensator soczewkowy (15) i kształtową komorę kompensacyjną (40). * * * Przedmiotem wynalazku jest reaktor rozkładu mocznika. Z polskiego opisu patentowego nr 143 671 znane jest urządzenie do wytwarzania mieszaniny gazowej kwasu izocyjanowego i amoniaku, stanowiące reaktor ze złożem fluidalnym, którego dno jest zaopatrzone w otwory wlotowe dla gazu wirowego posiadające jedną lub więcej jednostopniowych dysz wystających we wnętrzu reaktora ponad jego dnem, a dysze te są umieszczone w środku dna, ewentualnie rozmieszczone równomiernie w dnie. Dysze te są kształtu prostoliniowego a końcówka znajdująca się w złożu fluidalnym jest zakończona stożkiem z otworami. Znane jest również rozwiązanie w reaktorze rozkładu mocznika gdzie uszczelnienie wkładów grzewczych względem półki dzwonkowej i płaszcza aparatu zostało rozwiązane za pomocą uszczelnień dławikowych, a w reaktorze tym przebieg reakcji uwarunkowany jest odpowiednim dopływem ciepła. Jako nośnik przepływu ciepła pomiędzy reagentami a wkładem grzewczym stosowany jest ziarnisty materiał np. piasek. Materiał ziarnisty wprawiany jest w ruch przez jeden z reagentów -np. gazowy amoniak doprowadzony przez dzwonki w półce dzwonkowej umieszczonej w dolnej części reaktora. Wkład grzewczy mieszczący się w przestrzeni reakcyjnej reaktora zasilany jest króćcami wyprowadzonymi przez płaszcz reaktora i półkę dzwonkową. Króćce wkładów grzewczych względem płaszcza reaktora i półki dzwonkowej są uszczelnione za pomocą oddzielnych dławików w płaszczu reaktora i w półce dzwonkowej. Konstrukcja dławika w półce dzwonkowej wyklucza możliwość prowadzenia kontroli szczelności jak również wyklucza możliwość doszczelniania.
158 573 3 Na skutek istniejących oporów przepływu amoniaku przez dzwonki w półce dzwonkowej zasypywanej wirującym materiałem ziarnistym np. piaskiem występuje różnica ciśnień w przestrzeni pod półką dzwonkową i nad półką dzwonkową. Na skutek niedokładnego i nieprecyzyjnego montażu układu dławikowego w półce dzwonkowej, względnie niedokładnego wypełnienia dławicy szczeliwem lub poluzowania się śrub mocujących dławik, następuje rozszczelnienie układu dławikowego, a w wyniku tego wydobywający się strumień amoniaku stycznie po króćcu wkładu grzewczego nadaje odpowiedni kierunek wirującemu materiałowi ziarnistemu w przestrzeni nad półką dzwonkową powodując wycieranie i niszczenie kolektorów wkładów grzewczych w miejscach prostopadłych do króćców zasilających i odbiorczych w obrębie dławików w półce dzwonkowej. Powoduje to uszkodzenie kolektorów, wkładów grzewczych jak również ubytek czynnika grzewczego, powodując zatrzymanie instalacji produkcyjnej, a tym samym zmusza do opróżnienia reaktora z materiału ziarnistego -piasku, demontaż płaszcza reaktora, jak również konieczność remontu wkładu grzewczego. Celem wynalazku jest usunięcie wymienionych niedogodności przez opracowanie odpowiedniej konstrukcji reaktora, który będzie posiadał układ osłaniająco-uszczelniający wlot zasilający i wylot wkładu grzewczego. Cel ten został osiągnięty przez skonstruowanie takiego układu osłaniająco-uszczelniającego, który został zaopatrzony w odpowiedni zestaw elementów konstrukcyjnych pozwalający na usunięcie wymienionych niedogodności. Istota wynalazku polega na tym, że reaktor rozkładu mocznika jest zaopatrzony w odpowiedni układ osłaniająco-uszczelniający część wlotową i wylotową wkładu grzewczego. Część wlotowa -zasilająca oraz część wylotowa wkładu grzewczego umieszczone na zewnątrz dolnej dennicy reaktora rozkładu mocznika są osadzone symterycznie w pochwie osłaniającej zaopatrzonej w kompensator soczewkowy, która w swej środkowej części posiada kształtową komorę kompensacyjną. Zgodnie z wynalazkiem reaktor rozkładu mocznika na układ osłaniająco-uszczelniający, który stanowi symetrycznie osadzona względem wlotu zasilającego i wylotu wkładu grzewczego na stałe w dennicy dolnej reaktora pochwa osłaniająca zaopatrzona w kompensator soczewkowy i kształtkową komorę kompensacyjną. Pochwa osłaniająca część wlotową - zasilającą i analogicznie osłaniająca część wylotową wkładu grzewczego w swej dolnej części jest zaopatrzona w stały kołnierz, który jest połączony rozłącznie śrubami z nakrętkami z dociskowym kołnierzem kształtowym -dławikiem posiadający w środku otwór, poprzez który jest wyprowadzona końcówka -wlot zasilający i równolegle do niej końcówka wylotowo-odpływowa wkładu grzewczego. Wewnątrz w dolnej części pochwy osłaniającej na wysokości dennicy części zasilająco-wlotowej jak i części wylotowej wkładu grzewczego są zamocowane na stałe pierścienie oporowe, a między tymi pierścieniami a kształtowym kołnierzem dociskowym -dławikiem jest umieszczony wkład uszczelniający końcówkę zasilania wkładu grzewczego i końcówkę wylotową układu grzewczego. Górna część pochwy osłaniającej osadzona w strefie półki dzwonkowej w swym wnętrzu, tak w części zasilającej jak i odpływowej wkładu grzewczego powyżej kompensatora soczewkowego ma umieszczony na stałe pierścień oporowy a także na tej samej wysokości po stronie zewnętrznej pochwy osłaniającej jest zamocowany na stałe pierścień oporowy, na którym jest osadzona uszczelka przylegająca do kołnierza oporowego zamocowanego na stałe z półką dzwonkową reaktora, poprzez którą jest umieszczona we wnętrzu reaktora górna część pochwy osłaniającej górną część wlotu zasilającego wkład grzewczy, a równolegle do niego w górnej części wylotu wkładu grzewczego. Górna końcówka pochwy osłaniającej, tak po stronie zasilania jak i odpływu jest zaopatrzona w gwint i uszczelkę pierścieniową między półką dzwonkową reaktora a nakrętką dociskową górnej części pochwy osłaniającej, natomiast z nakrętką górnej części pochwy osłaniającej jest połączony rozłącznie pierścień dociskowy, gdzie między tym pierścieniem a wewnątrz górnej części pochwy osłaniającej jest umieszczony wkład uszczelniający końcówkę górnej części pochwy osłaniającej, która jest zaopatrzona w kaptur osłonowy. Istotne również jest to, że w górnej części pochwy osłaniającej między kołnierzem oporowym zamocowanym na stałe, pod półką dzwonkową a końcówką górną pochwy jest umieszczony dzielony pierścień centrujący.
4 158 573 Rozwiązanie i istotę wynalazku wyjaśnia w przykładzie załączony rysunek. Reaktor rozkładu mocznika składa się z pięciu podzespołów tj. części górnej reaktora, części dolnej, półki dzwonkowej 4, wkładu grzewczego 3 i układu uszczelniającego 16. Część górna reaktora jest zaopatrzona w kołnierz 35, a w dennicy górnej 1 w króciec wylotu gazu 26, króciec z płytką bezpieczeństwa 27, a pod dennicą 1 na żebrach mocujących 28 jest osadzony oddzielacz 25, ponadto górna część reaktora jest zaopatrzona we właz obsługowy 29, króćce pomiaru temperatury 32 i 33 oraz w króćce rezerwowe 30 i 31. Górna część reaktora z dolną są połączone rozłącznie śrubami za pomocą kołnierzy 35 i 36, gdzie między tymi kołnierzami jest osadzona kształtowa półka dzwonkowa 4 zaopatrzona w dzwonki 21. Dolna część reaktora w dnie 2 jest zaopatrzona na stałe w króciec 17 doprowadzający medium technologiczne np. amoniak gazowy, oraz w króciec 24, w który jest wprowadzona znana lanca wtryskowa 5 połączona z półką dzwonkową 4, również w dnie 2 jest umieszczony układ osłaniająco -uszczelniający 16 połączony z półką dzwonkową 4, w których osiowo jest umieszczony wkład grzewczy 3 posiadający wlot zasilający 41 i wylot 42. Układ osłaniająco-uszczelniający stanowi pochwa 16, która w swej środkowej części jest zaopatrzona w kompensator soczewkowy 15 i kształtową komorę kompensacyjną 40. Dolną część układu osłaniająco-uszczelniającego stanowi prowadzenie uszczelnione wlotu zasilającego 41 wkładu grzewczego 3, które stanowi kołnierz 18, a na wysokości dennicy 2 reaktora wewnątrz pochwy 16 jest zamocowany na stałe pierścień oporowy 37, a między tym pierścieniem a kształtowym kołnierzem dociskowym 19 jest umieszczony wkład uszczelniający 20, a całość połączona rozłącznie 38 z nakrętką 39. Górna część 14 pochwy 16 będąca uszczelnieniem wkładu grzewczego 3 w strefie półki dzwonkowej 4 jest zaopatrzona nad kompensatorem soczewkowym 15 w kołnierz oporowy zewnętrzny 13 połączony na stałe z górną częścią 14 pochwy 16, a wewnątrz w kołnierz oporowy 23 również połączony na stałe z górną częścią 14 pochwy 16 w uszczelkę 12 i kołnierz oporowy 11 połączony na stałe z półką dzwonkową 4, a między kołnierzem oporowym 11 i górną częścią 14 pochwy 16 na uszczelce 12 jest dzielony pierścień centrujący 22, następnie na górnej płaszczyźnie półki dzwonkowej 4 jest osadzona uszczelka 10, a na niej podkładka metalowa 9 dociśnięta nakrętką dociskową 8. Wewnątrz górnej części 14 pochwy 16 na pierścieniu oporowym 23 jest umieszczony wkład uszczelniający 43 dociśnięty pierścieniem dociskowym 7 połączonym rozłącznie śrubą do nakrętki 8, a nad pierścieniem dociskowym 7 jest osadzony dzielony kaptur osłonowy 6, analogicznie jest rozwiązana konstrukcyjnie górna część pochwy 16 po stronie wylotu 42 wkładu grzewczego 3. Pochwa 16 wraz z jej elementami konstrukcyjnymi na wlocie zasilającym 41 wkładu grzewczego 3 i analogicznie na wylocie 42 wkładu grzewczwego 3 stanowi układ osłaniającouszczelniający wkład grzewczy 3 tak zwana para układu osłaniająco-uszczelniająca wkład grzewczy 3 reaktora rozkładu mocznika, przy czym ilość tych par jest zależna od wielkości procesu technologicznego, jednak minimum układu osłaniająco-uszczelniającego wkład grzewczy 3 stanowi jedna para układu osłaniająco-uszczelniająca. Zasada działania polega na tym, że do reaktora napełnionego piaskiem 34 jest wtryskiwane medium technologiczne wraz z medium rozpylającym medium technologiczne poprzez lance wtryskowe 5, króciec 24 dennicy dolnej 2 poprzez półkę dzwonkową 4 do złoża fluidalnego np. drobny odporny na ścieranie piasek 34, następnie króćcem 17 dennicy dolnej 2 poprzez dzwonki 21 płyty dzwonkowej 4 do złoża fluidalnego -piasku 34 wprowadzone jest medium nośne np. czysty w danym wypadku amoniak. Dla przeprowadzenia reakcji rozkładu mocznika potrzebne jest odpowiednie ciepło, które uzyskuje się za pomocą wkładów grzewczych 3 zasilanych medium grzewczym np. gorącą solą grzewczą. Występująca w czasie reakcji chemicznej mieszanina gazowa kwasu izocyjanowego i amoniaku odprowadzana jest króćcem 26 do odpowiedniej instalacji technologicznej, natomiast układ osłaniająco-uszczelniający umieszczony w pochwie 16 na części wlotu zasilającego 41 wkładu grzewczego 3 i części wylotu 42 wkładu grzewczego 3 zabezpiecza przed niszczeniem wkładów grzewczych 3 w strefie półki dzwonkowej oraz zabezpiecza przed ubytkiem czynnika grzewczego, a tym samym zabezpiecza przed zatrzymywaniem instalacji produkcyjnej.
158 573
158 573 Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 5000 zł.