УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕЙТРАЛИЗАЦИИ КРЕМНИЙОРГАНИЧЕСКИХ ЖИДКОСТЕЙ
SILICON ORGANIC FLUID NEUTRALISER

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