Przedmiotem wynalazku jest aparat warstewko¬ wy do wymiany ciepla z równoczesnym prowadze¬ niem reakcji chemicznych, zwlaszcza w ukladzie dwufazowym ciecz — gaz.Znane sa urzadzenia sluzace do prowadzenia wy¬ miany ciepla i masy w procesach absorpcji, eks¬ trakcji, destylacji i innych. Naleza do tych urza¬ dzen takie jak absorbery powierzchniowe i kolum¬ nowe, ekstraktory, destylatory, kolumny pólkowe i z wypalnieniem, wyparki i inne, w których pro¬ wadzenie wymienionych procesów nie zapewnia równoczesnego uzyskiwania wysokich wspólczyn¬ ników wnikania ciepla i masy oraz duzych po¬ wierzchni miedzyfazowyeh, szczególnie w przypad¬ kach gdy procesy przebiegaja z równoczesna reak¬ cja chemiczna egzo lub endotermiczna pomiedzy faza gazowa a cieczowa. Aparaty do prowadzenia procesów tego rodzaju zaopatrzone sa w wymien¬ niki ciepla, przewaznie rurowe zainstalowane badz to we wnetrzu aparatu, badz tez poza nim.Takie rozwiazania komplikuja konstrukcje i wy¬ datnie zwiekszaja jej mase, a ponadto z uwagi na mnogosc rur instalowanych w wymiennikach cie¬ pla zwielokrotniaja ilosc polaczen stanowiacych potencjalne zródlo nieszczelnosci.Niezaleznie od tego, w przypadku gdy faza cie¬ kla wykazuje sklonnosc do krystalizacji na scia¬ nach aparatu lub zawiera faze stala, np. w posta¬ ci zawiesiny czastek stalych powstajacych w wy¬ niku reakcji chemicznej, nastepuje odkladanie sie osadu na powierzchni rur wymiennika powoduja¬ ce stopniowe pogarszanie sie warunków wymiany ciepla.Znane sa równiez aparaty warstewkowe typu LUWA i pochodne, w których mieszadlo lopatowe wytwarza mechanicznie, na powierzchni wymiany ciepla, cienka warstwe splywajacej grawitacyjnie cieczy. Mieszadlo to nie ogranicza swobodnego prze¬ kroju aparatu. Konstrukcje tych aparatów nie umo¬ zliwiaja wprowadzania czynnika gazowego jako drugiego reagenta oraz nie wplywaja na intensyw¬ ne kontaktowanie fazy cieklej z gazowa droga zwiekszenia powierzchni miedzyfazowej, co unie¬ mozliwia stosowanie tych aparatów do wymiany ciepla z równoczesnym prowadzeniem reakcji che¬ micznych w ukladzie gaz — ciecz.Celem niniejszego wynalazku jest unikniecie wy¬ mienionych niedogodnosci. Dla osiagniecia tego ce¬ lu postawiono zadanie skonstruowania aparatu za¬ pewniajacego obok dobrego kontaktowania fazy cieklej i gazowej droga zwiekszenia powierzchni miedzyfazowej takze korzystne i niezmienne wa¬ runki wymiany ciepla.Cel zostal osiagniety dzieki aparatowi warstew- kowemu skonstruowanemu w oparciu o idee zna¬ nej wyparki cienkowarstwowej, w której cienka warstwa cieczy, wytwarzana mechanicznie, splywa po sciance przewodzacej cieplo dostarczane po dru¬ giej jej stronie. Aby jednak, obok wymiany ciepla umozliwic skuteczne, intensywne kontaktowanie faz cieklej i gazowej, wprowadzono elementy wymu-. szajace barbotowanie gazu w warstwie cieczy sply¬ wajacej po sciance i wplywajace na znaczne zwiek¬ szenie powierzchni miedzyfazowej.Zgodnie z wynalazkiem aparat skladajacy sie z cylindrycznej pionowej obudowy zaopatrzonej w krócce doplywu i odplywu mediów oraz w plaszcz grzewczy lub chlodzacy, a takze w mieszadlo lopa¬ towe, ma rozmieszczone na wale mieszadla poziome tarcze o obrysie kolowym. Tarcze te, o srednicy• 134 496 3 4 Podobna budowe ma wersja przedstawiona na rysunku fig. 2, która od opisanej powyzej rózni sie jedynie rozwiazaniem konstrukcyjnym dystry¬ butora 8, który tutaj ma ksztalt przewodu ruro¬ wego, o przekroju pólkolistym, opasujacego aparat i skomunikowanego z jego wnetrzem za posred¬ nictwem licznych otworów w obudowie.Dzialanie aparatu polega na przeciwpradowym kontaktowaniu gazu i cieczy. Ciecz doplywa króc¬ cem 1 i splywa ku dolowi rozgarniana po drodze dzialaniem mieszadla w cienka warstwe o duzej burzliwosci. Gaz doprowadzany króccem 5 do dys¬ trybutora 8 plynie ku górze napotykajac tarcze 4 stanowiace powtarzalne przegrody zmuszajace do przebijania sie przez przyscienna warstwe cieczy.Obroty mieszadla i towarzyszacy im ruch warst¬ wy cieczy nie dopuszczaja do powstawania zjawis¬ ka tzw. kanalikowania, lecz wymuszaja n-krotny barbotaz znacznie zwiekszajacy powierzchnie mie- * dzyfazowa. Plaszczowa komora grzewcza 9 umozli¬ wia utrzymywanie temperatury na zadanym po¬ ziomie.Ciecz odbierana jest z aparatu dolem, króccem 6, a gaz odpowadzany jest góra przez krciec 10.Rozumie sie, ze w zaleznosci od potrzeb, a wiec od rodzaju reakcji przebiegajacej w aparacie, plasz¬ czowa komora grzewcza 9 moze byc wykorzystana jako chlodzaca. nieco mniejszej od wewnetrznej srednicy obudowy, ograniczaja swobodny przekrój aparatu do wielkosci wyznaczonej powierzchnia szczeliny obwodowej.Króciec do doprowadzania medium cieklego umiesz¬ czony jest powyzej najwyzeszej tarczy, natomiast dystrybutor rozprowadzajacy faze gazowa umiesz¬ czony jest ponizej najnizszej tarczy.Dystrybutor fazy gazowej jest umieszczony cen¬ tralnie i polaczony sztywno z mieszadlem, lub .tez w postaci pierscieniowego przewodu opasuje obu¬ dowe, która na odcinku objetym tym przewodem ma liczne otwory komunikujace go z wnetrzem aparatu. Lopaty mieszadla, których dlugosc jest co najmniej równa drodze splywu cieczy, maja ko¬ rzystnie regulowany odstep od wewnetrznej sciany obudowy.Rozwiazanie wedlug wynalazku, dzieki zastoso¬ wanym srodkom technicznym, umozliwia ruch i transport zarówno cieczy jak i gazu w korzyst¬ nym termodynamicznie ukladzie przeciwpradowym.Konstrukcja mieszadla, wyposazonego w okragle tarcze ograniczajace swobodny przekrój aparatu, a co za tym idzie przeplyw cieczy i gazu, wplywa na hydro i aerodynamike procesów przez zwiek¬ szenie powierzchni miedzyfazowej droga barbotazu gazu w cieczy. Aparat ulatwia przebieg reakcji en- do lub egzotermicznych, prowadzonych w ukladzie ciecz — gaz, gdyz w zaleznosci od potrzeb moze byc ogrzewany lub chlodzony.Aparat wedlug wynalazku ukazany jest w przy¬ kladach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematyczny przekrój pionowy wersji z dynamicznym dystrybutorem fazy gazowej umie¬ szczonym centralnie i polaczonym sztywno z mie¬ szadlem, a fig. 2 podobny przekrój wersji ze sta¬ tycznym dystrybutorem w postaci pierscieniowego przewodu opasujacego obudowe.Jak wynika z rysunku fig. 1, wewnatrz cylin¬ drycznej pionowej obudowy aparatu, zaopatrzonej w plaszczowa komore grzewcza 9 zainstalowane jest mieszadlo lopatowe 3.Na wale mieszadla, na kilku róznych wysokosciach, rozmieszczone sa poziome tarcze 4 o ksztalcie ko¬ lowym. Dolna czesc mieszadla zakonczona jest dy¬ strybutorem 8 fazy gazowej doprowadzanej przez króciec 5. Przedluzenie krócca 5, siegajace w glab aparatu, ma skierowane ku górze ujscie, które spel¬ nia role lozyska stabilizujacego wydrazona kon¬ cówke walu, bedaca jednoczesnie zakonczeniem przewodu zasilajacego dystrybutor 8.Aparat jest od dolu zamkniety dnem stozkowym z króccem 6 do odprowadzania cieczy, która do¬ plywa do aparatu przez króciec 1 umieszczony w górnej czesci obudowy. Równiez w górnej czesci obudowy umieszczony jest króciec 10 do odbioru gazu. Komora grzewcza ma króciec 2 doprowadza¬ jacy czynnik grzewczy, oraz króciec 7 odprowa¬ dzajacy czynnik grzewczy. Mieszadlo lopatowe 3 wprawiane jest w ruch za pomoca nie uwidocznio¬ nego na rysunku mechanizmu napedowego.Zastrzezenia paten to we 1. Aparat warstewkowy do wymiany ciepla z równoczesnym prowadzeniem reakcji chemicznych, skladajacy sie z cylindrycznej pionowej obudowy zaopatrzonej w krócce doplywu i odplywu mediów oraz w plaszcz grzewczy lub chlodzacy, a takze w mieszadlo lopatowe, znamienny tym, ze na wale mieszadla (3) rozmieszczone sa poziome okragle tarcze (4), o srednicy nieco mniejszej od wewnetrz¬ nej srednicy obudowy, ograniczajace swobodny przekrój aparatu do wielkosci wyznaczonej po¬ wierzchnia szczeliny obwodowej, przy czym króciec (1) do doprowadzania medium — reagentu — cie¬ klego umieszczony jest powyzej najwyzszej tarczy (4), a dystrybutor (8) rozprowadzajacy faze gazo¬ wa, bedaca drugim reagentem, umieszczony jest ponizej najnizszej tarczy (4). 2. Aparat wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze dystrybutor (8) fazy gazowej, zasilany króccem (5) doprowadzajacym te faze, jest usytuowany central¬ nie i polaczony sztywno z mieszadlem (3). 3. Aparat wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze dystybutor (8) fazy gazowej, zasilany króccem (5) doprowadzajacym te faze, ma postac pierscienio¬ wego przewodu opasujacego obudowe, która na od¬ cinku objetym tym przewodem ma liczne otwory komunikujace go z wnetrzem aparatu. 4. Aparat wedlug zastrz. 1, albo 2, albo 3, zna¬ mienny tym, ze lopaty mieszadla (3), których dlu¬ gosc jest co najmniej równa drodze splywu cieczy, maja regulowany odstep od wewnetrznej sciany obudowy.134 496 PL