EA034187B1 - Реакционная камера для химического реактора и выполненный на ее основе химический реактор - Google Patents

Реакционная камера для химического реактора и выполненный на ее основе химический реактор Download PDF

Info

Publication number
EA034187B1
EA034187B1 EA201790022A EA201790022A EA034187B1 EA 034187 B1 EA034187 B1 EA 034187B1 EA 201790022 A EA201790022 A EA 201790022A EA 201790022 A EA201790022 A EA 201790022A EA 034187 B1 EA034187 B1 EA 034187B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
reaction chamber
shaft
reaction
mixer
chamber
Prior art date
Application number
EA201790022A
Other languages
English (en)
Other versions
EA034187B9 (ru
EA201790022A1 (ru
Inventor
Леслав Млечко
Зигурд Буххольц
Карл-Роберт Боос
Зебастиан Фальсс
Original Assignee
Байер Акциенгезельшафт
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Байер Акциенгезельшафт filed Critical Байер Акциенгезельшафт
Publication of EA201790022A1 publication Critical patent/EA201790022A1/ru
Publication of EA034187B1 publication Critical patent/EA034187B1/ru
Publication of EA034187B9 publication Critical patent/EA034187B9/ru

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/0053Details of the reactor
    • B01J19/0066Stirrers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/0006Controlling or regulating processes
    • B01J19/0013Controlling the temperature of the process
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/18Stationary reactors having moving elements inside
    • B01J19/1812Tubular reactors
    • B01J19/1818Tubular reactors in series
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/18Stationary reactors having moving elements inside
    • B01J19/1862Stationary reactors having moving elements inside placed in series
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/18Stationary reactors having moving elements inside
    • B01J19/20Stationary reactors having moving elements inside in the form of helices, e.g. screw reactors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00002Chemical plants
    • B01J2219/00018Construction aspects
    • B01J2219/0002Plants assembled from modules joined together
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00002Chemical plants
    • B01J2219/00027Process aspects
    • B01J2219/00033Continuous processes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00002Chemical plants
    • B01J2219/00027Process aspects
    • B01J2219/0004Processes in series
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00051Controlling the temperature
    • B01J2219/00074Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids
    • B01J2219/00087Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids with heat exchange elements outside the reactor
    • B01J2219/00094Jackets
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00164Controlling or regulating processes controlling the flow
    • B01J2219/00166Controlling or regulating processes controlling the flow controlling the residence time inside the reactor vessel
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00245Avoiding undesirable reactions or side-effects
    • B01J2219/00247Fouling of the reactor or the process equipment
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/18Details relating to the spatial orientation of the reactor
    • B01J2219/185Details relating to the spatial orientation of the reactor vertical
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/19Details relating to the geometry of the reactor
    • B01J2219/194Details relating to the geometry of the reactor round
    • B01J2219/1941Details relating to the geometry of the reactor round circular or disk-shaped
    • B01J2219/1943Details relating to the geometry of the reactor round circular or disk-shaped cylindrical
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/19Details relating to the geometry of the reactor
    • B01J2219/194Details relating to the geometry of the reactor round
    • B01J2219/1941Details relating to the geometry of the reactor round circular or disk-shaped
    • B01J2219/1946Details relating to the geometry of the reactor round circular or disk-shaped conical

Abstract

Реакционная камера для химического реактора, содержащая корпус (100) реакционной камеры, дно (200) реакционной камеры с расположенным в дне отверстием (300), вал (400) мешалки, который расположен в камере и имеет по меньшей мере один соединенный с ним перемешивающий элемент (500), причем вал (400) мешалки, как видно в продольном направлении, имеет начало (600) и конец (700). В отверстии (300) дна (400) предусмотрена съемная втулка (800), которая выступает из реакционной камеры. Втулка (800) расположена сообразно с осью вращения вала (400) мешалки. Внутренний диаметр втулки (800) больше, чем диаметр вала (400) мешалки, и вал (400) мешалки выполнен в ее начале (600) и/или ее конце (700) с возможностью обратимо поглощать крутящий момент, образованный с помощью другого вала, и/или передавать крутящий момент на другой вал. Такая реакционная камера может быть использована для выполнения модульных химических реакторов с уменьшенным обратным смешиванием.

Description

Разработки, которые привели к данному изобретению, получили поддержку согласно финансовому соглашению № 246461 в ходе Седьмой Рамочной Программы Европейского Союза (FP7/2007-2013).
Данное изобретение касается реакционной камеры для химического реактора, содержащего корпус реакционной камеры, дно реакционной камеры с расположенным в дне отверстием и расположенный в камере вал мешалки по меньшей мере с одним связанным с ней перемешивающим элементом. Далее изобретение касается химического реактора, который содержит множество реакционных камер согласно изобретению, а также способа проведения химических реакций в таком реакторе.
Для многих химических аппаратов предпочтительным является, если хорошее перемешивание комбинируют с четким распределением времени пребывания в непрерывном режиме работы. Преимуществами хорошего перемешивания являются, например, уменьшение сопротивления массоотдачи, быстрое приготовление однородной смеси или приготовление суспензий из твердых веществ.
Четкое распределение времени пребывания часто способствует более высокому качеству продукта и увеличенному выходу продукта за один проход в единицу времени. К преимуществам непрерывного режима работы относят к тому же повышение качества продукта, повышение качества использования ресурсов, быстрые подготовительные работы, повышенную степень автоматизации и незначительный остаточный объем.
Возможными применениями, которых может касаться названный профиль применения, являются непрерывная переработка одно- или многофазных жидкостей, дисперсий, смесей газ-жидкость, сверхкритических флюидов или смесей этих материалов в различных технологических аппаратах, таких как химические или биологические реакторы, а также аппаратах для абсорбции, экстрагирования или кристаллизации.
Во многих химических процессах также дополнительно нужно соблюдать необходимый теплообмен. Микроструктурированные аппараты предлагают возможность достижения очень высоких специфических площадей теплообмена. Однако по причине их незначительного объема они не подходят для реакций с длительным временем пребывания, если необходимо достигнуть определенной производительности. Далее может возникать опасность засорения и блокировки присутствующими в процессе твердыми веществами по причине небольшого диаметра канала.
Твердые вещества, например, в виде неоднородного катализатора или нерастворимых продуктов реакции, присутствуют во многих технологических процессах как желательные или нежелательные компоненты, поэтому использование твердых веществ в виде суспензий может являться дополнительным требованием к оборудованию процесса.
На практике названный профиль применения можно реализовать скорее всего с помощью расположенных в ряд каскадов непрерывно работающих котлов с мешалками. Также определенными условиями может быть, однако, необходимая компактная конструкция аппарата. Таким случаем применения является, например, встраивание в компактное, модульное промышленное оборудование.
Далее известно, что названный профиль применения в определенных случаях применения также можно выполнять с помощью разделения проточной трубы на несколько отделов, которые соответственно смешивают подходящими мешалками и которые соединены друг с другом с помощью отверстий.
Однако производительность такого аппарата сильно зависит от условий производства. Повышенная частота вращения мешалок, долгое время пребывания и большие отверстия между отдельными отделами приводят к повышенному риску возникновения обратного смешивания и, таким образом, к последующему распределению времени пребывания (например, L. Zhang, Q. Pan, G.L. Rempel, Residence Time Distribution in a Multistage Agitated Contactor with Newtonian Fluids: CFD Prediction and Experimental Validation: Industrial & Engineering Chemistry Research, Ind. Eng. Chem. Res. 46 2007, 3538-3546.).
Такие аппараты находят, прежде всего, широкое применение в технологиях экстрагирования. Теоретически можно минимизировать обратное смешивание с помощью применения очень маленьких отверстий между прилегающими друг к другу отделами. Однако в этом случае больше невозможно снижение давления в аппарате и вынос твердых веществ, так что эти меры часто являются неподходящими для практического применения.
Применение каскадной трубы в реакционных технологиях описано, например, в US 4370470 (DE 3213628 A1). Предметом изобретения является контактное устройство в виде вертикального длинного цилиндрического корпуса с закрытыми концами, который разделен горизонтальными отражательными пластинами на несколько отдельных камер, с доступом от одной камеры к другой при помощи концентрических круглых отверстий, которые центрированы по оси в отражательных пластинах, с непрерывно вращающимся валом, который концентрически расположен с отражательными пластинами внутри корпуса по меньшей мере с одним перемешивающим устройством, которое закреплено на вале, в каждой камере, причем вал в круглых отверстиях имеет кольцеобразные отверстия в отражательных пластинах, таким образом, что отношение объема обратного потока к объему загрузки через отверстия составляет меньше 1,5. Также описан способ непрерывного получения полимеров ариленсульфидов, в котором компоненты реакции, которые подходят для получения поли(ариленсульфидов), подают по меньшей мере в одну первую камеру описанного ранее контактного резервуара, благодаря чему образуется реакционная смесь, которая проходит через камеры контактного устройства, в то время как каждая камера имеет ус
- 1 034187 ловия для образования полимеров ариленсульфида, и полимеры ариленсульфида извлекают из камеры, которая удалена от камеры, в которую подают исходные компоненты реакции. Получаемая степень обратного смешивания в таких аппаратах для применений, которые требуют четкого времени распределения пребывания, часто является очень высокой; особенно, если объем реактора является небольшим (несколько литров или меньше) и, таким образом, ограничивается реальное количество этапов.
WO 2006/126891 (EP 1904225) раскрывает, например, цилиндрический реактор для непрерывной обработки перемешиваемой композиции веществ, которая содержит по меньшей мере два компонента, содержащий некоторое количество камер реактора, которые расположены, в основном, в вертикальной колонке, разделенный фундаментальными плитами, в то время как передачу композиции веществ из любой камеры реактора осуществляют в стационарном режиме в камеру, расположенную ниже, причем в каждой камере реактора предусмотрен лопастной механизм. Лопастной механизм содержит кольцевую деталь, которая концентрируется с камерой реактора и имеет вертикальное удлинение и по меньшей мере одну подвижную деталь для перемешивания для получения вертикального двигающегося компонента в веществе в камере. Передачу из одной камеры в следующую проводят таким образом, чтобы осуществлять ее периодически через отверстие с клапаном заслонки в донной плите каждой камеры. Однако недостатком такого аппарата является то, что в каждой камере предусмотрена дополнительная подвижная деталь и, таким образом, также соединенная с ней прокладка.
Каскадные трубчатые установки с удлиннеными зазорами для уменьшения обратного перемешивания описаны в следующих публикациях: J. R. Couper, Chemical process equipment: Selection and design, 2-е изд., Elsevier, Амстердам, Бостон, 2005, стр. 307-315 и В. С. Xu, W. R. Penney, J. В. Fasano, Interstage Backmixing for Single-Phase Systems in Compartmented, Agitated Columns: Design Correlations, Ind. Eng. Chem. Res. 44 (2005) 6103-6109.
Особенно желательным для абразивных систем является получение надежного оборудования для решения описанной поставленной задачи. Также желательным является получение наиболее универсального дизайна оборудования, чтобы было возможно применение с различными системами и в разных условиях процесса. При этом понятие универсальности включает изменение как качеств, так и общего объема реактора, а также замену отдельных компонентов, таких как мешалка или разделитель потока для оптимизации геометрических характеристик для определенного случая применения.
Задачей данного изобретения также является изготовление такого аппарата, который комбинирует вышеназванные требования. Этот аппарат также предпочтительно имеет наиболее широкую поверхность теплообмена.
Согласно изобретению эту задачу решают с помощью реакционной камеры для химического реактора, содержащего корпус реакционной камеры, дно реакционной камеры с расположенным в дне отверстием и расположенный в камере вал мешалки по меньшей мере с одним связанным с ней перемешивающим элементом, причем вал мешалки, как видно в продольном направлении, имеет начало и конец. Далее в отверстии основания предусмотрена съемная втулка, которая выступает из реакционной камеры, втулка расположена сообразно с осью вращения вала мешалки, внутренний диаметр втулки больше, чем внутренний диаметр вала мешалки, а вал мешалки выполнен в ее начале или в ее конце, с возможностью обратимо поглощать крутящий момент, образованный с помощью другого вала, и/или передавать крутящий момент на другой вал.
С помощью множества реакционных камер согласно изобретению можно выполнить химический реактор в виде модуля и универсально приспособить его к любым требованиям. Разумеется, реакционную камеру согласно изобретению, можно применять не только для самих химических реакций, а также, например, для экстрагирования и т.д.
Корпус реакционной камеры - это та деталь реактора, которая представляет собой боковое ограничение внутренней части камеры от внешней среды у прямо стоящей реакционной камеры. В цилиндрической или похожей на цилиндр реакционной камере он означает боковую поверхность цилиндра. Соответственно этому дно реакционной камеры означает предусмотренное в вертикальном направлении нижнее ограничение внутренней части камеры от внешней среды.
Согласно модульной применимости в реакционной камере уже находится вал мешалки по меньшей мере с одним связанным с ней перемешивающим элементом для перемешивания содержимого реакционной камеры. Можно применять как радиально, так и касательно расположенные перемешивающие элементы. Перемешивающие элементы также могут быть выполнены съемными с вала мешалки и, таким образом, заменяемыми.
В реакционной камере также могут присутствовать дополнительные встроенные элементы. Они могут присутствовать для двух основных целей. Во-первых, они служат разделителем потока и препятствуют микровращению жидкости в аппарате, и способствуют интенсивному перемешиванию, во-вторых, они поддерживают осевое и радиальное расположение вала мешалки. С помощью модульного строения можно быстро переключаться на работу с различными системами веществ. Например, в одной системе высокой вязкости без дополнительных затрат можно использовать и волнолом, и якорную мешалку.
Верхнее твердое ограничение внутренней части камеры от внешней среды, которое может выполнять функцию крышки, не является обязательным для реакционной камеры согласно изобретению. Это
- 2 034187 происходит потому, что несколько реакционных камер могут (и должны, чтобы образовать описанный ниже химический реактор согласно изобретению) быть установлены друг на друга, и дно одной из реакционных камер может являться крышкой для камеры, находящейся под ней.
Далее дно реакционной камеры согласно изобретению имеет отверстие. Через это отверстие валы мешалки из внутренней части реакционной камеры можно выводить наружу и в камеру можно загружать вещества и выгружать их из камеры. Оно расположено в начале и/или в конце вала мешалки, чтобы продолжать или передавать дальше крутящий момент. Предпочтительно речь идет о съемном соединении с геометрическим замыканием. Например, оно может являться простым штепсельным соединением с шестигранным углублением. С помощью этого способа при расположенных друг за другом реакционных камерах согласно изобретению, можно создать общий вал мешалки для всех реакционных камер.
Далее реакционная камера согласно изобретению содержит съемную втулку, которая расположена в отверстии дна. В геометрическом отношении втулка (и таким образом также отверстие дна реакционной камеры) расположена сообразно с осью вращения вала мешалки, чтобы у всех названных ранее, расположенных друг за другом реакционных камер был один вал мешалки.
Далее внутренний диаметр втулки является больше, чем диаметр вала мешалки (разумеется, перемешивающие элементы, расположенные на вале мешалки, не учитывают при определении диаметра). Также, таким образом, может происходить обмен веществ при помощи вала мешалки, проходящего через отверстие и гильзу, между расположенными друг за другом камерами. Предпочтительно разница между внутренним диаметром втулки и диаметром вала мешалки составляет от > 0 мм до < 10 мм, более предпочтительно от > 1 мм до < 8 мм и особенно предпочтительно от > 2 мм до < 7 мм. Благодаря тому, что втулка является съемной, для каждой реакционной системы обмен веществ через отверстие между втулкой и валом мешалки можно настраивать индивидуально.
Благодаря тому, что втулка выступает из реакционной камеры, она обеспечивает незначительное обратное перемешивание содержимого той реакционной камеры, в которой она расположена, и содержимого той реакционной камеры, в которую она выдвигается. Расстояние, на которое втулка может выступать через отверстие из реакционной камеры, может, например, составлять от > 10% до < 200%, более предпочтительно от > 20% до < 150% и особенно предпочтительно от > 30% до < 100% от ее внутреннего диаметра, измеренного соответственно на нижней стороне дна.
Другие формы выполнения и аспекты данного изобретения представлены ниже. Их можно комбинировать друг с другом в любом варианте, если нет явных противоречий.
В форме выполнения камеры согласно изобретению вал мешалки выходит из реакционной камеры через втулку таким образом, что он выступает из реакционной камеры и между валом мешалки и втулкой образуется зазор.
Предпочтительно зазор между валом мешалки и втулкой составляет от > 0 мм до < 5 мм. Предпочтительным является значение от > 0,5 мм до < 4 мм и особенно предпочтительным от > 1 мм до < 3,5 мм.
В другой форме выполнения реакционной камеры согласно изобретению, дно имеет наклон относительно горизонтальной линии от > 0° до < 60°. Предпочтительный наклон составляет от > 5° до < 50°, более предпочтительно от > 10° до < 45°. Такой наклон дна камеры служит для поддержки передачи твердых веществ внутри реакционной камеры. Далее углы, на которых дно примыкает к корпусу, могут быть закругленными.
В другой форме выполнения реакционной камеры согласно изобретению, корпус и дно реакционной камеры выполнены вместе в виде нагревательной и/или охлаждающей рубашки. Это можно получить, например, с помощью конструкции с двойной стенкой с полостью для протекающей среды с постоянной температурой. Основным преимуществом этой формы выполнения является то, что может быть представлена наиболее большая специфическая поверхность теплоотдачи: что способствует поддержанию равномерной температуры не только через боковые стенки, а также через дно камеры. Для установления наивысшего предела внешнего коэффициента теплоотдачи набегающий поток в полости может проходить касательно, чтобы весь поток среды с постоянной температурой подвергался вращению и можно было достичь высокой относительной скорости между стенкой и средой с постоянной температурой. Скорость потока можно регулировать с помощью различных диаметров соответствующих соединительных элементов.
В другой форме выполнения камеры согласно изобретению вал мешалки установлен внутри реакционной камеры при помощи подшипника, который закреплен внутри реакционной камеры.
В другой форме выполнения реакционной камеры согласно изобретению, втулка содержит полимерный материал. Особенно подходящими являются политетрафторэтилены (ПТФЭ) и полиолефины, такие как полиэтилен (ПЭ) и полипропилен (ПП).
Для образования высокой специфической поверхности и высокого числа ступеней на небольшом строительном пространстве более предпочтительны маленькие камеры. Однако плоские камеры подавляют образование завихрений и препятствуют, таким образом, эффективному смешиванию. Поэтому в другой форме выполнения камеры согласно изобретению отношение высоты камеры к диаметру составляет от > 0,4:1 до < 1:1. При этом диаметр следует понимать, как внутренний диаметр камеры и высоту
- 3 034187 как внутреннюю высоту, измеренную в самом глубоком месте камеры вертикально до самого высокого места внутри камеры. Предпочтительное отношение высоты камеры к ее диаметру составляет от > 0,5:1 до < 0,9:1 и более предпочтительно от > 0,6:1 до < 0,8:1. Внутренний диаметр камеры составляет, например, 2-15 см.
Далее в другой форме выполнения камеры реактора согласно изобретению она содержит дополнительные подающие устройства и/или сточные устройства, через которые можно подавать и/или выводить вещества. Дополнительные подающие устройства и/или сточные устройства могут быть желательными, если не все компоненты реакции подают в начале реактора, а также по всей длине реактора. Таким образом, в химической реакции можно предотвратить, например, нежелательные побочные или последовательные реакции. Аналогично желательным может быть отделение образовавшихся веществ.
Другим аспектом данного изобретения является химический реактор, причем реактор содержит множество реакционных камер согласно данному изобретению, причем, по меньшей мере, одна первая реакционная камера и одна вторая реакционная камера расположены последовательно одна за другой, и вал мешалки первой реакционной камеры связан с валом мешалки второй реакционной камеры для передачи крутящего момента.
Предпочтительно используют от 2 до 20 отдельных реакционных камер. Также возможно, чтобы несколько реакционных камер были связаны между собой дополнительными подающими устройствами и/или сточными устройствами.
Далее изобретение касается способа проведения химической реакции, причем реакцию проводят в реакторе согласно данному изобретению.
В форме выполнения способа согласно изобретению реакцию проводят, по меньшей мере, периодически с постоянным количеством загруженного в реактор и выгруженного из реактора вещества.
В другой форме выполнения способа согласно изобретению, в реакторе с мешалкой расположены последовательны одна за другой первая реакционная камера согласно изобретению, содержащая дополнительные подающие устройства и/или сточные устройства, через которые можно подавать и/или выгружать вещества, и вторая реакционная камера согласно изобретению, содержащая дополнительные подающие устройства и/или сточные устройства, через которые можно подавать и/или выгружать вещества. Далее вал мешалки первой реакционной камеры связан с валом мешалки второй реакционной камеры для передачи крутящего момента, и в первой и/или второй реакционной камере соблюдают по меньшей мере один рабочий режим, при заранее заданном отклонении рабочего режима от заранее заданного значения для этого рабочего режима в эту реакционную камеру неразъемно встроены примыкающие подающие устройства, и вещества, транспортируемые изначально через эти подающие устройства, направляют в другую реакционную камеру.
При этом предпочтительным является то, что соблюдаемый рабочий режим означает перепад давления от реакционной камеры к соседней реакционной камере.
Такое проведение реакции способствует тому, что при засоре или других неполадках в реакционной камере процесс приостанавливается и потоки веществ в реакторе проходят мимо этой камеры. Таким образом можно далее продолжать реакцию в другом месте.
В другой форме выполнения способа согласно изобретению реакция является многофазной реакцией. Для этого подходят, например, как система жидкость/жидкость, так и система твердое вещество/жидкость.
Данное изобретение подробно представлено на следующих фигурах, однако не ограничивается ими. На фигурах показано:
фиг. 1 - реакционная камера согласно изобретению, сверху и в поперечном сечении;
фиг. 2 - несколько расположенных друг за другом реакционных камер согласно изобретению в поперечном сечении;
фиг. 3 - химический реактор согласно изобретению.
Фиг. 1 показывает реакционную камеру согласно изобретению, в комбинированном представлении, вид сверху (верхняя часть фигуры) и боковой вид поперечного среза (нижняя часть фигуры). Реакционная камера содержит корпус 100, наклоненный в этом случае на 33° ко дну 200, а также отверстие 300 в дне 200. Корпус 100 и дно 200 выполнены вместе в виде нагревательной и охлаждающей рубашки. Кроме того, используют конструкцию двойной рубашки со вторым корпусом 110 и вторым дном 210, которое содержит полость 120. Через эту полость 120 можно подавать среду с постоянной температурой для теплообмена с помощью не показанных здесь впускных и выпускных отверстий.
Таким образом, также нагревается или охлаждается дно камеры, а не только корпус, как во многих обычных конструкциях реакторов-котлов.
Далее реакционная камера содержит вал 400 мешалки для приведения в движение перемешивающих элементов 500. Начало 600 вала 400 мешалки представлено на фиг. 1 вверху, конец 700 представлен внизу. Начало 600 и конец 700 вала 400 мешалки представляют собой штекерный разъем или гнездо разъемных соединений, так что при установке друг на друга нескольких реакционных камер валы мешалки двух следующих друг за другом реакционных камер сцепляются путем кинематического замыка
- 4 034187 ния в направлении вращения. Тогда они образуют общий вал мешалки, с помощью которого можно приводить в движение перемешивающие элементы отдельных камер.
Внутри камеры реактора установлен вал 400 мешалки при помощи подшипника 1000, который закреплен с помощью соответственной опоры 1100 в реакционной камере. Далее внутри камеры реактора присутствует разделитель 1200 потока, который при взаимодействии с перемешивающими элементами 500 способствует усиленному перемешиванию содержимого реактора.
Далее в отверстии 300 дна 200 камеры реактора находится съемная втулка 800, которая (как представлено здесь ниже) выступает из реакционной камеры. Втулка 800 расположена сообразно с осью вращения вала 600 мешалки. На фиг. 1 втулки и ось вращения установлены по центру в реакционной камере.
Внутренний диаметр втулки 800 больше, чем диаметр вала 400 мешалки на уровне втулки 800. Далее вал 400 мешалки выступает наружу через втулку 800 из реакционной камеры. Вследствие этого между валом 400 мешалки и втулкой 800 образуется зазор 900, через который в нескольких расположенных друг за другом реакционных камерах может происходить обмен веществами между расположенными по соседству камерами.
Для повышения многосторонности и модульности принципов применения камеры согласно изобретению не только втулка 800, а также вал 400 мешалки, подшипник 500, опоры 1100 и разделитель 1200 потока являются съемными, и, таким образом, могут быть заменены другими, подходящими для конкретного применения конструкциями.
Фиг. 2 показывает поперечный срез трех установленных друг на друга реакционных камер согласно изобретению, которые могут присутствовать в химическом реакторе согласно изобретению. Индивидуальные камеры представлены на фиг. 1 и подробно описаны. Заметно, что реакционные камеры сконструированы таким образом, что основание камеры является верхней частью камеры, лежащей ниже. Благодаря этому химический реактор можно конструировать по модульному принципу. Также разумеется между отдельными реакционными камерами еще может быть предусмотрен герметик.
Валы 400 мешалки, связанные друг с другом путем кинематического замыкания, что касается переноса крутящего момента, образуют общий вал мешалки. При этом может быть установлено, что в зазоре 900, который образуется между валом 400 мешалки и втулкой 800 и с помощью которого может происходить обмен веществами между соседними реакционными камерами, также возникают срезающие усилия. Таким образом, не существует мертвой зоны, в которой содержимое реакционной камеры не перемешивается.
Ширину зазора 900 и, таким образом, передачу веществ между отдельными реакционными камерами можно регулировать с помощью диаметра мешалки вала и/или внутреннего диаметра втулки 800. Исходя из практических целей предпочтительной является замена втулки 800 лишь тогда, когда необходима другая ширина зазора между камерами. Благодаря тому, что втулки 800 являются съемными, это можно осуществить простым способом.
Фиг. 3 схематически показывает химический реактор согласно изобретению с семью реакционными камерами согласно изобретению. Реакционные камеры установлены аналогично порядку, представленному на фиг. 2, друг на друга и сверху и снизу закрыты верхней пластиной 2000 и пластиной 2010 основания. С помощью болта 2100 и гаек 2110 устройство является механически стабильным.
Крутящий момент для приведения в движение валов мешалки передается с помощью соединительного зажима 2200 на валы мешалки во внутренней части химического реактора. Далее в верхней пластине 2000 расположены входы 2300 и 2310, через которые вещества или чувствительный элемент можно подавать в самую верхнюю реакционную камеру. Такой вход 2320 также присутствует на выпускном отверстии 2400, которое находится на пластине 2010 основания.
Благодаря подающим устройствам 2500 и сточным устройствам 2510 нагревательные и/или охлаждающие рубашки отдельных реакционных камер могут иметь среду с постоянной температурой. Возможно индивидуальное поддержание равномерной температуры.
Отдельные реакционные камеры с помощью входов 2600 и 2610 имеют доступ для подачи, выгрузки веществ и чувствительных элементов. Далее с помощью правильно выбранной установки трубопроводов можно перекрывать реакционную камеру, если в процессе производства возникают проблемы.

Claims (14)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1. Реакционная камера для химического реактора, содержащая корпус (100) реакционной камеры, дно (200) реакционной камеры с расположенным в дне отверстием (300), расположенный в камере вал (400) мешалки по меньшей мере с одним связанным с ней перемешивающим элементом (500), причем вал (400) мешалки, как видно в продольном направлении, имеет начало (600) и конец (700), отличающаяся тем, что в отверстии (300) дна (400) предусмотрена съемная втулка (800), которая выступает из реакционной камеры,
    - 5 034187 втулка (800) расположена соосно с осью вращения вала (400) мешалки, внутренний диаметр втулки (800) больше, чем диаметр вала (400) мешалки, и вал (400) мешалки выполнен в ее начале (600) и/или ее конце (700) с возможностью обратимого приема крутящего момента, образованного с помощью другого вала, и/или передачи крутящего момента на другой вал, причем вал (400) мешалки выходит из реакционной камеры через втулку (800) таким образом, что он выступает из реакционной камеры и между валом мешалки и втулкой образуется зазор (900).
  2. 2. Реакционная камера по п.1, отличающаяся тем, что дно (200) имеет наклон относительно горизонтальной линии от > 0° до < 60°.
  3. 3. Реакционная камера по одному из пп.1, 2, отличающаяся тем, что корпус (100) и дно (200) реакционной камеры выполнены вместе в виде нагревательной и/или охлаждающей рубашки.
  4. 4. Реакционная камера по одному из пп.1-3, отличающаяся тем, что вал мешалки установлен внутри реакционной камеры при помощи подшипника (1000), который закреплен внутри реакционной камеры.
  5. 5. Реакционная камера по одному из пп.1-4, отличающаяся тем, что втулка (800) содержит полимерный материал.
  6. 6. Реакционная камера по одному из пп.1-5, отличающаяся тем, что камера имеет отношение высоты к диаметру от > 0,4:1 до < 1:1.
  7. 7. Реакционная камера по одному из пп.1-6, отличающаяся тем, что зазор (900) между валом (400) мешалки и втулки (800) имеет ширину от > 0 мм до < 5 мм.
  8. 8. Реакционная камера по одному из пп.1-7, содержащая далее дополнительные подающие устройства (2600) и/или сточные устройства (2610), через которые можно подавать и/или выводить вещества.
  9. 9. Химический реактор, отличающийся тем, что реактор содержит множество реакционных камер по одному из пп.1-8, причем по меньшей мере одна первая реакционная камера и одна вторая реакционная камера расположены последовательно одна за другой и вал мешалки первой реакционной камеры связан с валом мешалки второй реакционной камеры для передачи крутящего момента.
  10. 10. Способ проведения химической реакции, отличающийся тем, что реакцию проводят в реакторе по п.9.
  11. 11. Способ по п.10, отличающийся тем, что реакцию проводят, по меньшей мере, периодически с постоянным количеством загруженного в реактор и выгруженного из реактора вещества.
  12. 12. Способ по п.10 или 11, отличающийся тем, что в реакторе с мешалкой расположены последовательно одна за другой первая реакционная камера по п.9 и вторая реакционная камера по п.9, и вал мешалки первой реакционной камеры связан с валом мешалки второй реакционной камеры для передачи крутящего момента, и, кроме того, в первой и/или второй реакционной камере соблюдают по меньшей мере один рабочий режим, при заранее заданном отклонении рабочего режима от заранее заданного значения для этого рабочего режима в эту реакционную камеру неразъемно встроены примыкающие подающие устройства, и вещества, транспортируемые изначально через эти подающие устройства, направ ляют в другую реакционную камеру.
  13. 13. Способ по п.12, отличающийся тем, что соблюдаемый рабочий режим означает перепад давления от одной реакционной камеры к соседней реакционной камере.
  14. 14. Способ по одному из пп.10-13, отличающийся тем, что реакция является многофазной реакцией.
EA201790022A 2014-06-16 2015-06-15 Реакционная камера для химического реактора и выполненный на ее основе химический реактор EA034187B9 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014108407 2014-06-16
PCT/EP2015/063266 WO2015193214A1 (de) 2014-06-16 2015-06-15 Reaktionskammer für einen chemischen reaktor und hieraus aufgebauter chemischer reaktor

Publications (3)

Publication Number Publication Date
EA201790022A1 EA201790022A1 (ru) 2017-06-30
EA034187B1 true EA034187B1 (ru) 2020-01-15
EA034187B9 EA034187B9 (ru) 2020-10-06

Family

ID=53404544

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201790022A EA034187B9 (ru) 2014-06-16 2015-06-15 Реакционная камера для химического реактора и выполненный на ее основе химический реактор

Country Status (14)

Country Link
US (2) US10189004B2 (ru)
EP (1) EP3154674B1 (ru)
JP (1) JP6430543B2 (ru)
KR (1) KR101901048B1 (ru)
CN (1) CN106687208B (ru)
AU (1) AU2015276311B2 (ru)
CA (1) CA2952110C (ru)
DK (1) DK3154674T3 (ru)
EA (1) EA034187B9 (ru)
ES (1) ES2691704T3 (ru)
IL (1) IL249301B (ru)
PL (1) PL3154674T3 (ru)
SG (1) SG11201610190WA (ru)
WO (1) WO2015193214A1 (ru)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105543079B (zh) * 2015-12-25 2018-06-12 河南农业大学 一种塔式光合细菌连续产氢反应系统及其产氢方法
CN108014732B (zh) * 2016-10-28 2023-11-21 中国石油化工股份有限公司 一种连续老化反应器及氢氧化铝的老化方法
KR102277767B1 (ko) * 2017-09-07 2021-07-15 주식회사 엘지화학 반응기
CN109078469A (zh) * 2018-09-27 2018-12-25 高根树 两级耦合机械搅和气-气反应器
CN110281391B (zh) * 2019-05-15 2020-09-29 中联重科股份有限公司 粘稠物料搅拌运输设备
CN113731333A (zh) * 2021-09-10 2021-12-03 河北化工医药职业技术学院 一种手性药物混合反应装置
CN113750943B (zh) * 2021-09-10 2022-03-11 河北化工医药职业技术学院 一种用于生产手性药物的专用系统
CN115228389B (zh) * 2022-07-26 2023-05-23 青岛海湾化工设计研究院有限公司 一种可提高传热量的反应器
CN115161475B (zh) * 2022-09-08 2022-11-08 山东彩客新材料有限公司 一种磷酸铁锂粉提锂浸出釜及连续提取方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH502839A (de) * 1969-03-19 1971-02-15 Haagen & Rinau Fa Mischmaschine
US4007016A (en) * 1975-03-06 1977-02-08 The Bethlehem Corporation Continuous-flow reactor for high viscosity materials
DE102004003925A1 (de) * 2004-01-27 2005-08-11 Hohmann, Michael, Dr. Universeller kontinuierlich betriebener Säulenreaktor für chemische Synthesen vom Labor- bis in den Pilotmaßstab
US20120208122A1 (en) * 2011-02-11 2012-08-16 Xerox Corporation Continuous emulsification-aggregation process for the production of particles

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS508713B1 (ru) * 1970-06-24 1975-04-07
US4370470A (en) 1981-04-16 1983-01-25 Phillips Petroleum Company Multistage, agitated contactor and its use in continuous production of arylene sulfide polymer
DE3116506C2 (de) * 1981-04-25 1984-05-17 M.A.N.- Roland Druckmaschinen AG, 6050 Offenbach Vorrichtung zum Befestigen einer Druckplatte auf dem Formzylinder einer Rotationsdruckmaschine
US5395483A (en) * 1992-07-31 1995-03-07 Al-Hawaj; Osamah M. Rotary apparatus for combined multi flashing and boiling liquids
CN1132652C (zh) * 2000-05-23 2003-12-31 中国科学院化工冶金研究所 一种串联自吸式多通道相分散萃取装置
JP2004230272A (ja) * 2003-01-29 2004-08-19 Reika Kogyo Kk 攪拌混合装置
NO322996B1 (no) 2005-05-27 2006-12-18 Lars Aglen Sylindrisk reaktor for kontinuerlig behandling av en materialblanding under omrøring og med definert oppholdstid.
US9059223B2 (en) * 2007-12-12 2015-06-16 Intermolecular, Inc. Modular flow cell and adjustment system
US8663565B2 (en) * 2011-02-11 2014-03-04 Xerox Corporation Continuous emulsification—aggregation process for the production of particles

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH502839A (de) * 1969-03-19 1971-02-15 Haagen & Rinau Fa Mischmaschine
US4007016A (en) * 1975-03-06 1977-02-08 The Bethlehem Corporation Continuous-flow reactor for high viscosity materials
DE102004003925A1 (de) * 2004-01-27 2005-08-11 Hohmann, Michael, Dr. Universeller kontinuierlich betriebener Säulenreaktor für chemische Synthesen vom Labor- bis in den Pilotmaßstab
US20120208122A1 (en) * 2011-02-11 2012-08-16 Xerox Corporation Continuous emulsification-aggregation process for the production of particles

Also Published As

Publication number Publication date
KR20170020774A (ko) 2017-02-24
SG11201610190WA (en) 2017-01-27
CN106687208A (zh) 2017-05-17
CA2952110C (en) 2019-01-08
CA2952110A1 (en) 2015-12-23
ES2691704T3 (es) 2018-11-28
WO2015193214A8 (de) 2016-12-15
PL3154674T3 (pl) 2019-03-29
AU2015276311A1 (en) 2016-12-22
US10189004B2 (en) 2019-01-29
JP2017521240A (ja) 2017-08-03
CN106687208B (zh) 2018-12-21
DK3154674T3 (en) 2018-11-05
US20190111406A1 (en) 2019-04-18
US20170136440A1 (en) 2017-05-18
AU2015276311B2 (en) 2018-01-18
IL249301B (en) 2018-05-31
KR101901048B1 (ko) 2018-09-20
US11033874B2 (en) 2021-06-15
JP6430543B2 (ja) 2018-11-28
EP3154674B1 (de) 2018-07-18
WO2015193214A1 (de) 2015-12-23
EA034187B9 (ru) 2020-10-06
EA201790022A1 (ru) 2017-06-30
EP3154674A1 (de) 2017-04-19
IL249301A0 (en) 2017-02-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EA034187B1 (ru) Реакционная камера для химического реактора и выполненный на ее основе химический реактор
KR102424218B1 (ko) 역혼합이 감소된 다단 교반 반응기
CN104822446B (zh) 改进的流动反应器
NO339529B1 (no) Blandeapparat og fremgangsmåte
KR20100126713A (ko) 교반형 탱크 반응기 및 상기 유형의 교반형 탱크 반응기를 사용하여 중합 반응을 수행하는 방법
KR102245937B1 (ko) 정적 요소, 하나 이상의 정적 요소의 용도, 교반식 액체-액체 접촉기 및 교반식 액체-액체 접촉기의 용도
GB2475401A (en) Agitated cell reactors
KR101758209B1 (ko) 액―액 혼합 장치
RU2031704C1 (ru) Реактор смешения
RU2570177C1 (ru) Аппарат для классификации твердой фазы суспензий
RU2479342C2 (ru) Способ смешивания жидких, вязких, сыпучих материалов
RU2464082C1 (ru) Центробежный массообменный аппарат
CN112138619A (zh) 一种反应器
CN112138622A (zh) 一种填料组件和包含它的管道式反应器
SU766628A1 (ru) Химический реактор
WO2013156973A1 (en) Multifunctional chemical reactor
PL43847B1 (ru)
CN117205776A (zh) 一种用于物料粘度变化大、结晶、换热面积大的混合罐

Legal Events

Date Code Title Description
TH4A Publication of the corrected specification to eurasian patent
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ KZ KG TJ TM