CS264876B1

CS264876B1 - Reactor Column Element

Info

Publication number: CS264876B1
Application number: CS872713A
Authority: CS
Inventors: Ludek Ing John; Jaroslav Hajek
Original assignee: Ludek Ing John; Jaroslav Hajek
Priority date: 1987-04-16
Filing date: 1987-04-16
Publication date: 1989-09-12
Also published as: CS271387A1

Abstract

Prvek reaktorové kolony pro kontinuální reakce, u nichž je nežádoucí hromadění reakční směsi, který je tvořen válcem tělesa, do kterého je vestavěno nejméně jedno přepadové patro, tvořené vanou, přecházející ve středu tělesa v tubus pro odvod plynných zplodin, pod vanou je upraven zalomený prstenec pro usměrnění toku přepadávající kapaliny. Dno vany je opatřeno topným potrubím, které přechází po vnější straně tělesa do dalšího přepadového patra s přívodem a odvodem topného média, a stěna válce tělesa je opatřena nejméně jedním hrdlem pro nástřik reakčních komponent nebo pro zavedení měřicího čidla, například teploměru. Prvek reaktorové kolony může být využit samostatně nebo v sestavě stavebnicovým způsobem.A reactor column element for continuous reactions in which the accumulation of the reaction mixture is undesirable, which is formed by a cylinder of the body, into which is built at least one overflow tray, formed by a tub, passing in the center of the body into a tube for the discharge of gaseous products, a bent ring is arranged under the tub to direct the flow of the overflowing liquid. The bottom of the tub is provided with a heating pipe, which passes along the outside of the body to another overflow tray with a supply and discharge of the heating medium, and the wall of the cylinder of the body is provided with at least one nozzle for the injection of reaction components or for the introduction of a measuring sensor, for example a thermometer. The reactor column element can be used separately or in a modular assembly.

Description

Vynález se týká prvku reaktorové kolony pro kontinuální procesy, zejména takové, při nichž je nežádoucí vyšší nahromadění reakční směsi.The invention relates to a reactor column element for continuous processes, in particular those in which a higher build-up of the reaction mixture is undesirable.

Technologické aparáty na provádění chemických reakcí disponují buá velkou zádrží reakční směsi, jako je tomu u míchaného reaktoru nebo kaskády míchaných reaktorů, nebo malou zádrží reakční směsi jako u trubkového reaktoru, filmového reaktoru nebo fluidního reaktoru. Patrových kolon se nejčastěji užívá pro procesy destilace a rektifikace. Princip reaktoru, kdy reakční směs přepadává z patra na patro byl popsán, jeho použití však neumožňuje volit počet pater a místa nástřiku výchozích komponent a nelze provádět citlivou regulaci teploty na jednotlivých patrech.Technological apparatuses for carrying out chemical reactions have either a large reaction vessel retention, such as a stirred reactor or stirred reactor cascade, or a small reaction mixture retention, such as a tubular reactor, a film reactor or a fluidized bed reactor. Tray columns are most often used for distillation and rectification processes. The principle of the reactor in which the reaction mixture falls from the tray to tray has been described, but its use does not allow to select the number of trays and the injection points of the starting components and it is not possible to perform sensitive temperature control on individual trays.

Uvedené nevýhody odstraňuje reaktorová kolona, jejímž základem je prvek reaktorové kolony podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že sestává z válce tělesa, do kterého je vestavěno nejméně jedno přepadové patro, tvořené vanou, přecházející ve střední části válce tělesa v tubus pro odvod plynných reakčních zplodin, pod vanou je upraven zalomený prstenec pro usměrnění toku přepadávající kapaliny a u dna vany je umístěno topné potrubí, vedené přes boční stěnu vany a stěnu válce tělesa po vnější straně válce tělesa do dalšího přepadového patra a je opatřeno přívodem a odvodem topného média, přičemž stěna válce tělesa je případně opatřena nejméně jedním hrdlem pro nástřik reakčních komponent nebo pro zavedení měřicího čidla.These disadvantages are overcome by a reactor column which is based on a reactor column element according to the invention, which consists of a cylinder of the body in which at least one overflow tray is built, which forms a tub in the central part of the cylinder of the body. a bent ring is provided under the bath to direct the flow of the overflowing liquid, and at the bottom of the bath there is a heating conduit extending through the side wall of the bath and the wall of the housing cylinder to the outside of the housing cylinder; optionally, the wall of the body cylinder is provided with at least one throat for injecting reaction components or introducing a measuring sensor.

Prvek reaktorové kolony podle vynálezu může být využit samostatně nebo v sestavě stavebnicovým způsobem s možnosti volit počet pater a místo nátoku výchozích komponent. Celkový objem reakční směsi v reaktorové kolně je dán průměrem válce tělesa kolony a počtem přepadových pater. Při vyšších nárocích na kapacitu je možno zařadit více reaktorových kolon paralelně.The reactor column element according to the invention can be used alone or in an assembly in a modular manner with the possibility to select the number of trays and the point of inlet of the starting components. The total volume of the reaction mixture in the reactor column is given by the diameter of the column body column and the number of overflow trays. With higher capacity requirements, multiple reactor columns can be arranged in parallel.

Plyny, vznikající při reakci odcházejí středním otvorem vzhůru, přičemž již nedochází k interakci reakčních plynů, proudících vzhůru, s reakční směsí, přepadávající dolů. Teplota reakční směsi se reguluje pomocí vestavěného topného potrubí u dna vany v každém patře kolony.The gases produced in the reaction exit through the central orifice, and the upstream reaction gases no longer interact with the downstream reaction mixture. The temperature of the reaction mixture is controlled by means of a built-in heating pipe at the bottom of the tub on each column of the column.

Konstrukce patra umožňuje bezpečně provádět i ty reakce, při kterých dochází k značnému pěnění reakční směsi a reakce, probíhající proměnnou rychlostí, kromě reakcí, při nichž dochází k fázovému dělení reakční směsi, případně usazování pevných látek.The design of the tray allows to safely carry out those reactions in which the reaction mixture undergoes considerable foaming and reactions at a variable rate, in addition to reactions in which the reaction mixture is phase separated or solids are deposited.

Prvky reaktorové kolony lze vyrobit z technického skla, s vysokou chemickou odolností, snadnou montáží a možností sledovat vizuálně průběh reakce, jako jednu z variant nastavení optimálního režimu kolony. Počet pater kolony je libovolně volitelný, na spodní části kolony je umístěna nádoba na doreagování reakční směsi nebo reaktor vhodného typu pro vedení reakce. Vzhledem ke konstrukci pracuje celá kolona kontinuálně, je snadné nastavit optimální a stabilní režim celého zařízení, podle výsledků analytické kontroly a vizuálního hodnocení průběhu reakce.The elements of the reactor column can be made of technical glass, with high chemical resistance, easy assembly and the ability to visually monitor the course of the reaction as one of the options for setting the optimal column mode. The number of columns of the column is freely selectable, at the bottom of the column a vessel for reacting the reaction mixture or a reactor of suitable type for conducting the reaction is placed. Due to the design, the entire column works continuously, it is easy to set the optimum and stable mode of the whole device, according to the results of analytical control and visual evaluation of the course of reaction.

Na přiloženém výkrese je znázorněn prvek reaktorové kolony podle vynálezu s vnitřním průměrem válce tělesa 200 mm a třemi vestavěnými přepadovými patry.The attached drawing shows an element of a reactor column according to the invention with an inner cylinder diameter of 200 mm and three built-in overflow trays.

Prvek reaktorové kolony je tvořen válcem 2 tělesa reaktorové kolony, do nějž jsou vestavěna tři přepadová patra, každé je tvořeno vanou 2 pro zádrž reakční směsi, vana 2 přechází ve středu válce 2 ^v tubus 2 pro odvod plynných reakčních zplodin. U dna vany 2 je umístěno topné potrubí 4, které prochází boční stěnou vany 2 a stěnou válce 2 tělesa a po vnější straně tělesa přechází do vany 2 dalšího přepadového patra. Topné potrubí 4. je na vnější straně válce 2 tělesa opatřeno přívodem 5 a odvodem 6 topného média. Pod vanou 2 přepadového patra je na obvodu válce 2 tělesa upraven zalomený prstenec 7 pro usměrnění toku přepadávající kapaliny. Ve stěně válce 2 je upraveno hrdlo 2 P^ro nástřik reakčních komponent. Hrdlo 2 může také sloužit pro zavedení měřicího čidla, například teploměru.Reactor column element is constituted by a cylinder body 2 of the reactor column to which they are fitted three weir trays, each tub 2 is formed for a hold-up of the reaction mixture, the tub 2 passes in the middle of the cylinder 2 ^{in the} tube 2 for discharging gaseous reaction products. At the bottom of the bath 2 there is a heating pipe 4, which passes through the side wall of the bath 2 and the wall of the body cylinder 2 and passes to the bath 2 of another overflow floor on the outside of the body. The heating pipe 4 is provided on the outside of the housing cylinder 2 with an inlet 5 and a outlet 6 of the heating medium. Below the overflow tray 2 there is an angled ring 7 on the periphery of the body cylinder 2 to direct the flow of the overflowing liquid. In the wall of the cylinder 2 is adapted neck 2 P ^ro spraying the reaction components. The neck 2 may also serve to introduce a measuring sensor, for example a thermometer.

Výchozí reakční komponenty pro danou reakci se současně přivádějí na první patro reaktorové kolony, kde se mísí a vzájemně reagují, načež přepadávají přes okraj vany 2 ^na nižší patro. Plynné zplodiny odcházejí tubusem 3 odděleně z reakční směsi.The initial reaction components for the reaction are simultaneously fed to the first tray of the reactor column, where they mix and react with each other, and then fall over the edge of the tray 2 ^{to the} lower tray. The gaseous products leave tube 3 separately from the reaction mixture.

Výhodou prvků reaktorové kolony podle vynálezu je vysoká účinnost, spolehlivost a bezpečnost provozu i při provádění reakcí utajených, reakcí katalyzovaných, reakcí, kdy dochází k značnému pěnění reakční směsi a reakcí rovnovážných. U reakcí s vysokou rychlostní konstantou lze regulovat reakční rychlost postupným přidáváním jedné z komponent reakce v několika vhodně volených místech kolony.Advantages of reactor column elements according to the invention are high efficiency, reliability and safety of operation even when performing secret reactions, catalyzed reactions, reactions where there is considerable foaming of the reaction mixture and equilibrium reactions. For reactions with a high rate constant, the reaction rate can be controlled by sequentially adding one of the reaction components at several suitably selected locations in the column.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

A reactor column element characterized in that it consists of a body cylinder (1) in which at least one overflow tray (2) is built, passing in the central part of the body cylinder (1) into a tube (3) for evacuating gaseous reaction products, a bent ring (7) is provided under the bath (2) to regulate the flow of the overflowing liquid and at the bottom of the bath (2) there is a heating pipe (4) extending through the side wall of the bath (2) and the wall of the cylinder (1) (1) the body to another overflow level and is provided with an inlet (5) and a outlet (6) of heating medium, the wall of the body cylinder (1) optionally having at least one throat (8) for spraying reaction components or introducing a measuring sensor.